Procédé pour la préparation d'esters de la tétracycline, de la 7-chlorotétracycline et de la 5-hydroxytétracycline
La présente invention est relative à un procédé pour la préparation de nouveaux dérivés stables vis-à-vis des acides et très utiles de la tétracycline, à savoir des esters d'acide sulfurique de la tétracycline, de la 5-hydroxy tétracycline et de la 7-chloro tétracycline.
Les nouveaux composés obtenus suivant la présente invention ont pour formule:
EMI1.1
dans laquelle X désigne de l'hydrogène ou du chlore et
Y désigne de l'hydrogène ou un groupe hydroxyle, au moins un des symboles X et Y désignant de l'hydrogène.
Le procédé suivant la présente invention consiste à faire réagir la tétracycline, l'oxytétracycline ou la 7-chlorotétracycline ou un de leurs sels, dans un solvant inerte dans les conditions de la réaction, avec du trioxyde de soufre ou un de ses complexes. Des complexes d'anhydride sulfurique appropriés sont, par exemple, ceux avec la N,N-diméthylaniline, le dioxane, la pyridine, la N,N-diméthylformamide et la triéthylamine. Bien que le complexe pyridine-anhydride sulfurique, de même que les autres complexes indiqués, puissent être utilisés dans des proportions sensiblement stoechiométriques, on utilise un excès généralement de 1 à 5 moles par rapport à l'anhydride sulfurique en présence. L'emploi de plus grands excès du complexe d'anhydride sulfurique n'offre aucun avantage par rapport à celui obtenu avec un excès sensiblement 4-molaire.
Les complexes d'anhydride sulfurique utilisés comme réactifs sont difficiles à obtenir et à maintenir sous forme pure. Pour cette raison et pour assurer une utilisation aussi complète que possible du composé antibiotique, on utilise généralement un excès des complexes d'anhydride sulfurique.
Sur la base des informations disponibles, I'ordre de réactivité des complexes d'anhydride sulfurique est le dioxane, la pyridine, la N,N-diméthylaniline, la N,N- diméthylformamide, la triéthylamine. Cependant, I'ordre de réactivité des complexes d'anhydride sulfurique est considéré, pour les besoins de la présente invention, comme subordonné à l'ordre de préférence des complexes d'anhydride sulfurique: pyridine, N,N-diméthylformamide, dioxane, N,N-diméthylaniline, triéthylamine. en raison de leur facilité de préparation et de manipulation, ainsi que des rendements obtenus en esters d'acide sulfurique.
En plus des complexes d'anhydride sulfurique préférés mentionnés plus haut, le complexe d'anhydride sulfurique de nombreuses autres bases organiques tertiaires peut être utilisé comme réactif dans le procédé suivant la présente invention; parmi ces autres bases on peut citer les suivantes: triméthylamine, tripropylamine, tributylamine, diméthylcyclohexylamine, diméthylbenzyl amine, 1 -méthylpipéridine, 4-méthylmorpholine, 4-éthylmorpholine, a-picoline, pentaméthylguanidine, pentaéthylguanidine, isoquinoléine.
Dans une variante du procédé suivant la présente invention, l'anhydride sulfurique est ajouté à une solution du composé antibiotique désiré, tel que la 5-hydroxytétracycline, et le support de l'anhydride sulfurique, par exemple la pyridine, le dioxane, la N,N-diméthylaniline et la N,N-diméthylformamide, est ajouté dans un solvant approprié. Evidemment, le rapport molaire de l'anhydride sulfurique au support d'anhydride sulfurique doit être d'au moins 1 : 1. Dans le cas du dioxane.
Ie complexe d'anhydride sulfurique formé peut contenir 1 ou 2 moles d'anhydride sulfurique par mole de dioxane. En fait, dans la plupart des cas, un mélange des mono- et di-complexes est généralement présent.
Ceci est vrai même lorsque le complexe d'anhydride sulfurique est préformé, étant donné qu'il n'est pas nécessaire d'isoler un complexe pur.
Dans une autre variante du procédé suivant la présente invention, on utilise un complexe anhydride sulfurique-base organique tertiaire préparé, par exemple dans le mélange réactionnel même, par réaction de la base organique tertiaire, par exemple de la pyridine. avec de l'acide chlorosulfonique comme source d'anhydride sulfurique. dans un rapport molaire de 2 : 1.
Les systèmes solvants convenant pour l'exécution du procédé suivant la présente invention peuvent être constitués par de l'eau, du bichlorure d'éthylène et des solvants miscibles à l'eau, tels que par exemple, le tétrahydrofurane, le dioxane, la N.N-diméthylformamide, le diméthylsulfoxvde, le l,2-diméthoxyéthane et l'éther diéthylique du diéthylèneglycol. Ces solvants peuvent être utilisés à l'état anhydre ou en mélange avec de 3'eau. Un système solvant anhydre est généralement employé lorsque la forme basique de l'antibiotique est utilisée pour permettre l'obtention d'un système de réaction en une phase.
Pour la même raison, de l'eau ou une solution aqueuse d'un solvant organique misci ble à l'eau est utilisée lorsqu'on emploie comme réactif un sel, par exemple le chlorhydrate, de l'antibiotique.
La température n'est pas un facteur critique. Des températures comprises entre environ 500 C et environ 1000 C peuvent être appliquées. Une température d'environ 200 C à environ 700 C est cependant préférée, car elle permet d'obtenir les produits désirés avec un bon rendement. Bien que des températures plus élevées puissent être appliquées, elles tendent à diminuer les rendements, par suite d'une décomposition partielle des complexes d'anhydride sulfurique, lorsque la réaction est exécutée à pression atmosphérique. La production in situ du complexe d'anhydride sulfurique, en particulier par réaction d'acide chlorosulfonique avec une base telle que la pyridine, se fait avantageusement à une température d'environ-500 C à environ 100 C, afin d'éviter les réactions secondaires.
Dès que le complexe d'anhydride sulfurique a été formé. la température de la réaction peut. si on le désire. être élevée jusqu'à environ 1000C.
La réaction peut aussi être effectuée dans un tube scellé tel qu'un tube de Carius. Ce mode opératoire est avantageusement appliqué lorsqu'on opère à la limite supérieure de la gamme des températures. car la décomposition du complexe d'anhydride sulfurique est réduite à un minimum, ainsi que lorsqu'on emploie de l'anhydride sulfurique comme agent de sulfonation.
La durée de la réaction n'est pas davantage un facteur critique. La durée nécessaire pour obtenir une réaction sensiblement complète varie évidemment en fonction de la température de réaction et de la réactivité du complexe d'anhydride sulfurique particulier utilisé.
En général, des températures de réaction élevées permettent d'appliquer des temps de réaction relativement plus courts que des températures de réaction faibles. La réaction avec le complexe dioxane-anhydride sulfurique très réactif est sensiblement achevée au bout de 3 heures environ, tandis que le complexe triéthylamine-anhydride sulfurique, qui est moins réactif, exige des temps de réaction considérablement plus longs, en particulier aux températures peu élevées. Dans la gamme des températures préférées allant d'environ 200 à 700 C, une durée de réaction d'environ 3 heures à environ 20 heures donne lieu à une conversion substantielle du composé antibiotique en ester d'acide sulfurique désiré. Des temps de réaction supérieurs à 20 heures environ ne paraissent pas donner lieu à des améliorations de rendement.
L'addition d'une base organique, telle que la triméthylamine ou le triéthylamine, au mélange réactionnel n'est pas nécessaire. La réaction se déroule uniformément en l'absence d'une telle base et donne des rendements satisfaisants en produits désirés. Lorsqu'on utilise un sel acide de l'antibiotique, par exemple du chlorhydrate de 5-hydroxytétracycline, comme réactif, il est souhaitable d'ajouter une quantité suffisante de base pour neutraliser l'acide présent, afin d'accélérer la réaction. Si l'on ne neutralise pas l'acide en présence, la réaction est lente et exige généralement l'emploi d'un grand excès du complexe d'anhydride sulfurique.
Les produits peuvent être récupérés du mélange réactionnel par des méthodes courantes, par exemple par filtration. Lorsqu'on utilise un système solvant non aqueux, par exemple de la N,N-diméthylformamide ou de la diméthylsulfoxyde, une récupération optimum est obtenue par addition d'un solvant, tel que de l'eau ou du méthanol, qui est miscible au solvant de la réaction et qui constitue un non-solvant pour le produit. L'emploi d'un système solvant aqueux supprimera évidemment en général la nécessité d'ajouter un autre solvant pour assurer une récupération optimum. Les produits ainsi obtenus sont alors mis en suspension avec de l'acide chlorhydrique aqueux dilué, pour faciliter l'élimination du support d'anhydride sulfurique, constitué par exemple de pyridine, après quoi ils sont filtrés et séchés.
Un lavage avec des solvants organiques volatils peut être utilisé pour accélérer le séchage. Le produit ainsi obtenu est, si on le désire, recristallisé dans de la N,N-diméthylformamide, de sorte que l'on obtient le composé anhydre pur.
Les composés obtenus suivant le procédé selon l'invention sont isotéliques et présentent une activité anti-bactérienne in vitro inférieure à celle des composés de départ. Cependant, l'activité anti-bactérienne in vivo se caractérise par une augmentation graduelle se rapprochant de celle du composé de départ lui-même, par suite d'une hydrolyse avec transformation en ce dernier composé.
Les nouveaux composés obtenus suivant le procédé selon l'invention sont utilisables comme agent anti-bactériens pour traiter un certain nombre d'infections causées par des micro-organismes gram-positifs chez les animaux et chez l'être humain.
Les composés obtenus par le présent procédé peuvent être utilisés sous les mêmes formes que celles sous lesquelles sont utilisés les composés apparentés. Ils peuvent, par exemple, être mélangés à divers véhicules pharmaceutiques appropriés sous des formes convenant pour l'administration aux animaux, dans le traitement d'un certain nombre d'infections. On peut utiliser sensiblement n'importe quel véhicule pharmaceutique, c'està-dire n'importe quelle substance utilisable pour la préparation de formes de dosage et qui ne tend pas à inactiver la substance antibiotique. Ainsi. les produits peuvent être incorporés dans des capsules avec diverses matières inertes, ou bien ils peuvent être transformés en tablettes, par incorporation de charges appropriées, telles que des gommes naturelles ou synthétiques, des agents édulcorants, des agents de recouvrement, etc.
Les composés obtenus suivant le présent procédé peuvent également être utilisés sous forme de préparations injectables ou sous forme de poudres à pulvériser. Il est à noter que lors d'un stockage prolongé dans des solutions aqueuses et alcooliques, les produits peuvent s'hydrolyser dans une mesure appréciable, pour former à nouveau le composé apparenté de départ. Certaines autres formes galéniques, telles que des onguents ou des pommades, peuvent être préparées avec une base appropriée, de préférence une base non hydrophile. telle que la vaseline et des substances du même genre.
Les nouveaux esters d'acide sulfurique stables vis-àvis des acides peuvent servir comme intermédiaires pour la préparation d'un certain nombre de dérivés substitués dans le noyau D qui ne peuvent pas être obtenus à partir des composés de départ. Ainsi, L'ester d'acide sulfurique de la 5-hydroxytétracycline peut être nitrosé dans le noyau D ou dans la position 4. pour fournir un dérivé nitrosé qui peut, à son tour, être utilisé comme intermédiaire pour la préparation d'un dérivé aminé de 5-hydroxytétracycline. Le dérivé aminé substitué dans le noyau D peut alors être transformé en sels de diazonium et en divers produits de copulation de ceux-ci, par exemple, avec des phénols. et des anilines. Par ailleurs, ce groupe amino peut être remplacé par d'autres groupes, grâce à des réactions bien connues. dans lesquelles on passe par le sel de diazonium.
Ainsi, ce groupe amino peut être remplacé par un halogène par la réaction de Gattermann ou Sandmeyer, par un radical hydroxyle par hydrolyse acide, par un groupe nitro par réaction avec du nitrile de sodium, par un groupe acide arsonique par la réaction de Bart et par un atome de fluor par la réaction de Schiemann.
Divers autres substituants peuvent être introduits dans le noyau D de la 5-hydroxytétracycline. par l'intermédiaire de l'ester d'acide sulfurique. On peut pratiquer une bromuration, une nitration ou une sulfonation pour introduire respectivement un atome de brome, un groupe nitro ou un groupe acide sulfonique. La copulation avec du chlorure de p-nitrobenzène diazonium dans de la diméthylformamide aqueuse à un pH d'environ 3 sert de procédé pour introduire un résidu de benzène diazonium dans la molécule.
Les esters d'acide sulfurique de tétracycline et de 7-chlorotétracycline subissent des réactions similaires, de manière à produire des composés correspondants qui sont utilisables comme intermédiaires pour la synthèse ultérieure de composés du type tétracycline intéressant.
Les exemples suivants sont donnés à titre illustratif de l'invention.
Exemple I
A une solution agitée de 4,6 g (0,01 mole) d'oxytétracycline anhydre dans 40 ml de tétrahydrofurane/eau 1:1 vol/vol, on ajoute 3,5 g (0,021 mole) de complexe pyridine trioxyde de soufre. Après 16 heures d'agitation continue à la température ambiante ordinaire, la suspension résultante est filtrée, et le solide séparé est remis en suspension dans 25 ml d'acide chlorhydrique à 2 0/o pendant 10 minutes, après quoi on filtre et on lave à fond au moyen de méthanol, puis d'éther. Le produit cristallisé jaune pâle fond à 2100 (déc.). Une recristallisation dans de la N,N-diméthylformamide donne le produit pur sous une forme anhydre; P.F.
2250 (déc.). Analyse: calculé pour C22H24Ot2N2S : 48,89 0/o C; 4,47 /o H; 5,28 /o N; 5,92 o/o S. Trouvé: 49, 0e/o C; 4,5 o/o H; 4, 9 /o N; 5,6 O/o S.
Il présente des maxima d'absorption dans la région ultraviolette à 262 et 332 mF avec des valeurs de log s respectivement égales à 4,39 et 3,76 lorsqu'il est dissous dans une solution de HC1 0,01N dans du méthanol, et à 260 et 372 mlt avec des valeurs de log e respectivement égales à 4,40 et 3,70 lorsqu'il est dissous dans une solution de NaOH 0,01N dans du méthanol. Le spectre de la dernière solution se modifie lorsqu'on l'abandonne au repos, et, au bout de 24 heures, les maxima d'absorption sont situés à 250-265 et à 336 mpt. Son spectre d'absorption dans l'infrarouge (KBr) présente de forts maxima d'absorption à 3333, 1661, 1618, 1543, 1456, 1355, 1266, 1232, 1178, 1099, 967, 827 et 810 cm-l.
Une chromatographie sur papier en utilisant du papier Watman No 1 tamponné à pH 3,5 avec du tampon de MacIlvaines (phosphate/citrate), et avec un mélange chloroforme : pyridine: nitrométhane: n-butanol(l0 3: 20 : 5) comme phase mobile, donne une valeur de Rf = 0,65.
D'autres solvants appropriés sont par exemple, l'eau, le bichlorure d'éthylène, l'eau-tétrahydrofurane (1 : 9 vol/ vol), et l'eau-dioxane (1 : 19 vol/vol).
Exemple 2
Un complexe pyridine-anhydride sulfurique (0,16 g, 1 m mole) est ajouté à une solution de tétracycline (0,444 g, 1 mole) dans 25 ml de tétrahydrofurane. La suspension est agitée pendant 16 heures à la tempora- ture ambiante, puis filtrée, en sorte que l'on obtient l'ester d'acide sulfurique brut de tétracycline.
De manière similaire, de la 5-hydroxytétracycline et de la 7-chlorotétracycline sont transformées en leurs esters d'acide sulfurique respectifs.
Exemple 3
En suivant le mode opératoire général de l'exemple 2, de la tétracycline et de la 7-chlorotétracycline sont transformées en leurs esters d'acide sulfurique dans les conditions suivantes:
(Voir tableau page 4)
Exemple 4
Nitrosation de l'ester d'acide sulfurique
de 5-hydroxytétracycline
A une suspension de l'ester d'acide sulfurique de la 5-hydroxytétracycline (5,4 g, 0,01 Mole) dans 50 ml d'acétone refroidie à 50 C, on ajoute une solution de
10 g de nitrite de sodium dans 50 ml d'eau, puis 50 ml d'acide chlorhydrique IN. Le mélange est agité et main
tenu à 50 C pendant 20 heures.
Le produit de nitrosation cristallin bmn qui se forme est séparé par filtration. I1 est purifié par précipitation dans de la diméthylformamide, en ajoutant 1 à 5 volumes d'eau. La matière solide jaune pâle ainsi obtenue donne une coloration rouge avec l'acide sulfurique concentré. Son spectre d'absorption infrarouge (KBr) révèle des maxima d'absorption à 3390, 1667-1575 avec une pointe à 1592 centimètres réciproques. Le produit est soluble dans une solution de bicarbonate de sodium et insoluble dans de l'acide chlorhydrique dilué (5 /o). La chromatographie sur papier dans le système solvant mentionné plus haut donne une valeur Rf de 0,85.
Moles complexe par Temps Antibiotique Complexe SO 3 mole d'antibiotique Solvant (heures) TOC tétracycline pyridine 3 DEG 16 20 tétracycline pyridine 3 DEG 16 100 tétracycline SO3 4 THF 10 25 tétracycline dioxane 2 dioxane 15 70 tétracycline pyridine 3 eau-THF (1 : 9v/v) 16 20 chlorotétracycline pyridine 3 THF 16 20 chlorotétra cycline SO2 5 THF 10 25 chlorotétracycline dioxane 4 dioxane 15 70 chlorotétracycline DMF 2 THF 10 20 chlorotétracycline pyridine 3 THF 20 0 chlorotétracycline pyridine 3 eau-THF (1 : 9v/v) 16 20 (DECi: diéthyl éther de diéthylène glycol;
THF: tétrahydrofurane)