Verfahren zur Herstellung neuer Derivate der 7-Aminocephalosporansäure
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung neuer therapeutisch wirksamer Derivate der 7-Aminocephalosporansäure (ACA) der Formel I
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worin Rt einen 5-Aminotetrazolylrest bedeutet und R2 Wasserstoff oder eine freie oder durch eine Carbonsäure oder Thiocarbonsäure veresterte Hydroxylgruppe, eine N-substituierte Carbamoyloxygruppe, in der Sauerstoffatome durch Schwefel ersetzt sein können, oder eine quaternäre Aminogruppe ist, und ihrer Salze.
Eine veresterte Hydroxylgruppe R2, in der Sauerstoffatome durch Schwefel ersetzt sein können, leitet sich von einer Carbonsäure ab und ist beispielsweise eine gegebenenfalls z. B. durch Halogenatome, besonders Chlor, substituierte Niederalkanoyloxygruppe wie Formyloxy, Propionyloxy, Butyryloxy, Pivaloyloxy, Chloracetoxy, insbesondere Acetoxy, oder eine gegebenenfalls z. B. durch Niederalkyl-, Niederalkoxy-, oder Niederalkylmercaptoreste, Halogenatome oder die Nitrogruppe substituierte mono- oder dicyclische Arylcarbonyloxy- oder -thiocarbonyloxy-, Arylcarbonylmercapto- oder -thiocarbonylmercaptogruppe, insbesondere die Benzoylmercaptogruppe.
R2 kann auch eine substituierte Carbamoyloxygruppe, z. B. eine Gruppe der Formel -O-CO-NH-Rs sein, worin R ein aliphatischer, aromatischer, araliphatischer oder heterocyclischer Rest, besonders ein unsubstituierter oder substituierter, vorzugsweise durch eine oder mehrere Niederalkoxygruppen oder Halogenatome substituierter, gerader oder verzweigter Niederalkylrest, wie der Methyl-, Äthyl-, vor allem aber der p-Chloräthylrest, ist.
Ro kann weiter eine Thiocarbamoylmercaptogruppe der Formel
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sein, worin R5 die oben angegebene Bedeutung hat und R4 für Wasserstoff oder R3 steht.
R bedeutet ferner eine quaternäre Aminogruppe, in der das quaternäre Stickstoffatom z. B. Teil eines aromatischen Ringes, wie eines Chinolin-, Isochinolinoder Pyrimidinringes, insbesondere aber eines unsubstituiertem oder substituierten Pyridinringes,, z. B. der Formel
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worin R5 für Wasserstoff oder eine oder mehrere Niederalkyl-, Niederalkoxycarbonyl-, Carbamoyl- oder Carboxylgruppen oder ein oder mehrere Halogenatome steht.
Die Salze der neuen Verbindungen sind Metallsalze, vor allem solche von therapeutisch anwendbaren Alkali- oder Erdalkalimetallen, wie Natrium, Kalium, Ammonium, Calcium, oder Salze mit organischen Basen, z. B. Triäthylamin, N-Athylpiperidin, Dibenzylamin, N-Benzyl-ss-phenetylamin, N,N'-Dibenzyläthylendiamin, Procain, Ephenamin. Ist R2 basisch, so können sich innere Salze bilden.
Die neuen Verbindungen weisen eine besonders gute antibakterielle Wirkung auf. Sie sind sowohl gegenüber gramposiüven wie vor allem auch gegenüber gram-negativen Bakterien wirksam, z. B. gegen Staphylococcus aureus penicillin-resistent, Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Salmonella typhosa und Bacterium proteus, wie sich auch im Tierversuch, z. B. an Mäusen, zeigt. An diesen sind bei subcutaner Anwendung, je nach Art der bakteriellen Infektion, lOlOOmg/kg chemotherapeutisch wirksam. Die Verbindungen können daher zur Bekämpfung von Infektionen, die durch solche Mikroorganismen hervorgerufen werden, verwendet werden, ferner als Futtermittelzusätze, zur Konservierung von Nahrungsmitteln oder als Desinfektionsmittel.
Besonders wertvoll sind Verbindungen, in denen R2 die Acetoxygruppe, die -Chlor äthylcarbamoyl- oder eine unsubstituierte oder, wie oben angegeben, substituierte Pyridinogruppe ist.
Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung können nach an sich bekannten Methoden hergestellt werden. So werden sie erhalten, wenn man eine Verbindung der Formel II
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worin Z für einen Halogenacetylrest wie den Fluor-, Chlor-, Jod- oder vor allem Bromacetylrest steht und R2 Wasserstoff oder eine freie oder durch eine Carbonsäure oder Thiocarbonsäure veresterte Hydroxylgruppe ist mit 5-Aminotetrazol umsetzt. Wenn erwünscht, können erhaltene Verbindungen, in denen R2 für die Acetoxygruppe steht, in Verbindungen mit freier Hydroxylgruppe R2 und Verbindungen, mit freier Hydroxylgruppe R2 in Verbindungen, welche eine andere Estergruppe als die Acetoxygruppe enthalten, übergeführt werden.
Man kann auch erhaltene Verbindungen, in denen R2 für eine durch eine Carbonsäure oder Thiocarbonsäure veresterte Hydroxylgruppe steht, in Verbindungen, worin R2 eine quaternäre Aminogruppe bedeutet, umwandeln. Wenn erwünscht, können die erhaltenen Verbindungen in ihre therapeutisch verwendbaren Metall-, wie Alkali- oder Erdalkalimetallsalze, oder Salze mit Ammoniak oder organischen Basen übergeführt oder aus erhaltenen Salzen die freien Carbonsäuren oder gegebenenfalls inneren Salze gebildet werden.
Die Umsetzung der Verbindung II, worin Z für eine Halogenacetylgruppe steht, mit 5-Aminotetrazol findet bei Zimmertemperatur oder bei leicht erhöhter oder erniedrigter Temperatur, vorzugsweise bei 20-40 C statt. Sie wird vorzugsweise in einem inerten organischen Lösungsmittel wie Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Tetrahydrofuran, Dioxan, Dimethylformamid oder Acetonitril in Gegenwart eines halogenwasserstoffbindenden Mittels, z. B. einer schwachen anorganischen Base wie eines Alkalicarbo nahes -bicarbonates oder -acetates oder eines tertiären Amins, besonders eines Triniederalkylamins, vorzugsweise Diisopropyläthylamin (Hünigbase) vorgenommen.
Die als Ausgangsstoffe verwendeten Cephalosporinderivate sind bekannt oder können nach an sich bekannten Verfahren hergestellt werden.
Die tjberführung der Verbindung der Formel I, worin R für die Acetoxygruppe steht, in eine Verbindung mit freier Hydroxylgruppe und deren Veresterung mit anderen Säuren als Essigsäure oder deren tZberfüh- rung in Carbamoylderivate oder Verbindungen, worin R eine quaternäre Aminogruppe ist, erfolgt in an sich bekannter Weise.
Die Erfindung betrifft auch diejenigen Ausführungsformen des Verfahrens, nach denen man von einer auf irgendeiner Stufe des Verfahrens als Zwischenprodukt erhältlichen Verbindung ausgeht und die fehlenden Verfahrensschritte durchführt, oder das Verfahren auf irgendeiner Stufe abbricht, oder bei denen man die Ausgangsstoffe unter den Reaktionsbedingungen bildet, oder bei denen die Reaktionskomponenten gegebenenfalls in Form ihrer Salze vorliegen.
Die neuen Verbindungen können als Heilmittel, z. B. in Form pharmazeutischer Präparate, Verwen dung finden. Diese enthalten die Verbindungen in Mischung mit einem für die enterale, topicale oder parenterale Applikation geeigneten pharmazeutischen organischen oder anorganischen, festen oder flüssgen Trägermaterial.
Die Erfindung wird in den folgenden Beispielen beschrieben. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.
In der Dünnschichtchromatographie auf Silicagelplatten werden die folgenden Systeme verwendet:
System 52 = n-Butanol-Eisessig-Wasser (75:7,5:21)
System 101 A = n-Butanol-Pyrildin-Eisess,ig-Wasser (42:24:4:30)
Beispiel 1
7,86 g Bromacetylaminocephalosporansäure werden unter Zugabe von 6,9 ml N,N-Diisopropyläthylamin in 40 ml Methylenchlorid gelöst. Dazu gibt man eine Lösung, die durch Auflösen von 2,46 g 5-Aminotetrazol-Monohydrat in 20 ml Dimethylformamid und anschliessendes Verdünnen mit 30 ml Methylenchlorid hergestellt worden ist. Mit 10ml Methylenchlorid wird nachgespült.
Nach 45 Stunden wird das Methylenchlorid im Wasserstrahlvakuum und das Dimethylformamid bei 0,3 mm Vakuum und einer Temperatur von 300 möglichst vollständig abdestilliert. Das zurückbleibende dicke Öl wird in 100 ml Wasser gelöst, mit 200 ml Essigester überschichter und das pH der wässrigen Phase unter wiederholtem Schütteln mittels 2n-Natriumcarbonatlösung auf 5,4 eingestellt. Nach der Abtrennung wird die wässrige Phase ein zweites Mal mit 200 ml Essigester extrahiert. Die organischen Phasen werden zweimal mit je 20 ml Puffer von pH 6 gewaschen und dann verworfen. Die vereinigten wässerigen Lösungen überschichtet man mit 800 ml Essigester und stellt das pH unter Schütteln mittels 2n-Salzsäure auf 1,8 ein.
Nach der Phasentrennung wird die wässerige Phase mit 400 ml Essigester überschichtet, mit Koch- salz gesättigt und später nochmals mit 200 ml Essigester nachextrahiert. Die Essigesterlösungen werden mit 40 ml gesättigter Kochsalzlösung gewaschen, mit Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum zur Trokkene eingedampft. 6,3 g dieses Rohproduktes werden in 36 ml Methanol suspendiert und durch Zugabe von 7,7 ml 3m.-methanolischer Natrium-a-äthylhexanoatlö sung gelöst. Unter gutem Rühren werden 4,5 ml abs.
Äthanol eingetropft. Das unreine Präcipitat wird abfil triert und verworfen. Das Filtrat wird in gleicher Weise mit 300 ml abs. Äffianol versetzt, abgekühlt und 30
Minuten bei -i00 stehen gelassen. Man nutscht ab, wäscht mit 40 ml Äthanol und erhält das Natriumsalz der 7-[5-Aminotetrazolyl-(5)-acetylamino]-cephalospo- ransäure. Die dazu gehörige Säureform lässt sich durch Rückextraktioil in Essigester bei pH 2 gewinnen.
Rf32=O,13 , io1A = 0,36; [a]D20 = + 1480 + 10 (c = 1,inWasser,als
Natriumsalz) U.-V.-Spektrum in Wasser als Natriumsalz: Amax: 227 m, (± = 8350) und 260 mm (e = 8200); NMR-Spektrum in Deutero-Dimethylsulfoxyd (100 Mc); ausser den für die 7-ACA charakteristischen Signalen tritt ein Singlett bei a = 4,92 ppm auf, welches der -CH2-Gruppe des Aminotetrazolylacetylrestes zugeordnet werden kann, und ein Singlett mit breiter Basis bei a = 6,7 ppm für die am Kohlenstoff des Tetrazolringes stehende NH2-Gruppe.
Beispiel 2
9,42 g 3 -(Des acetoxymethyl)-3-benzoylthio- methyl-7-bromacetylamino-cephalosporansäure werden unter Zugabe von 7,0 ml N,N-Diisopropyl äthylamin in 60 ml Dimethylformamid gelöst. Dazu gibt man eine Lösung von 2,46 g 5-Aminotetrazol Monohydrat in 20 ml Dimethylformamid. Mit 13 mol Dimethylformamid wird nachgespült.
Nach 36-stündigem Stehen bei Raumtemperatur wird das Lösungsmittel bei 0,3 mm Vakuum gegen einen Kühler von -600 abdestilliert. Das zurückbleibende Öl wird in ein stark gerührtes Zweiphasensystem aus 500 ml Essigester und 250 ml Phosphatpuffer pH 6,5 eingetragen. Durch Zugabe von wenig 2n-Natriumcarbonat-Lösung wird die wässerige Phase anschliessend auf pH 6.5 eingestellt. Man trennt sofort die Phasen und extrahiert die wässerige Phase nochmals mit 20 ml Essigester. Die organischen Phasen werden nacheinander mit 50 ml Phosphatpuffer vom pH 6,5 gewaschen und verworfen.
Nun werden die vereinigten wässerigen Lösungen unverzüglich mit 500 ml Essigester überschichtet und das pH wird unter starkem Rühren durch Zugabe von 2n-Salzsäure auf 2 eingestellt. Ein dabei gebildetes Präcipitat lässt sich durch Filtration entfernen. Nach der Phasentrennung wird die wässerige Lösung mit Kochsalz gesättigt und mit 300 ml und 200 ml Essigester nachextrahiert. Die organischen Phasen werden nacheinander zweimal mit je 50ml gesättigter Kochsalzlösung gewaschen, mit Natriumsulfat getrocknet und durch eine Säule (Durchmesser 4,5 cm) von 60 g Silicagel filtriert. Das gesammelte Filtrat dampft man im Vakuum ein. Der Rückstand wird in 30 ml Tetra hydrofuran aufgelöst und mit soviel Methanol versetzt (ca. 100 ml), dass eine leichte Färbung entsteht.
Durch leichtes Erwärmen im Luftbad und Abblasen im Stickstoffstrom wird die Lösung dann langsam konzentriert, wobei man die kristalline 3-(Desacetoxymethyl)3-benzoylthiomethyl-7-[5-aminotetrazolyl-(5) acetplaminol-cephalosporansäure erhält. F. 190-1930 (Zers.).
Rf 52 = 0,40,Rf,,,A = 0,55.
U-V.Spektrum (in O,1 mol Nakiumbicarbonat): Ämax bei 240 m,u (e = 16500) und bei 276 m,u (e = 19900)
Das Ausgangsmaterial kann wie folgt hergestellt werden: Eine Lösung von 17,5 g 3-(Desacetoxymethyl) -3 -benzoylthiomethyl)- 7-amino-cephalosporansäure (vgl. belg. Patent 650 444) und 12,5 ml Triäthylamin in 1 1 Dimethylformamid wird während einer Stunde in eine gut gerührte und bei -13" bis -15" gehaltene Lösung von 9,2 ml Bromacetylbromid in 100 ml Methylenchlorid eingetropft (Stickstoffatmosphäre).
Man lässt die Temperatur während 1 1/2 Stunden langsam auf 100 steigen und hält sie dort noch während einer halben Stunde. Dann wird der grösste Teil der Lösungsmittel im Vakuum bei 0,5-1 mm Hg gegen einen Kühler von Trockeneis-Aceton abdestilliert. Das ölige Produkt wird auf einen Phosphatpuffer von pH 6 gegossen und mit 1 1 Essigester geschüttelt. An der Grenze der beiden Phasen entsteht ein Präcipitat, das durch Filtration oder Zentrifugieren abgetrennt wird.
Dann stellt man das pH der wässrigen Phase auf 2 ein, sättigt diese mit Kochsalz und trennt die organische Phase ab. Die wässerige Phase wird mit 600 und 400 ml Essigester nachextrahiert. Nach dem Waschen mit gesättigter Kochsalzlösung werden die organischen Phasen über Natriumsulfat getrocknet und nacheinander durch eine Säule von 100 mg Silicagel filtriert. Die Filtrate werden im Vakuum zur Tockne eingeengt, der Rückstand mit 30 ml Äthanol versetzt und bei -20" auskristallisiert. Man erhält 7,8 g 3-(Desacetoxymethyl)-3-benzoylthiomethyl- 7-bromacetyl-amino-cephalosporansäure vom Schmelzpunkt 137-138 .
Rf52 = 0,55. Das Natriumsalz zeigt im U-V.
Spektrum in Wasser: Amax 243 my (± = 16800) und
275 m,u (e = 20600).
[a]D20 = -47 + 10 (c = 1; in 0,1 mol. Natrium bicarbonat-Aceton (1:1).
Beispiel 3
2,51 g 3-(Desacetoxymethyl)-3-benzoylthio methyl-7- [5-aminotetrazolyl-(5)- acetylamino] -cephalosporansäure werden in 415 ml eines Gemisches aus gleichen Teilen Dioxan und Pyridin gelöst, mit 12,2 ml 40 0/obiger wässeriger Quecksilberperchloratlösung versetzt und während 45 Minuten bei 45" und 45 KHz Ultraschall unter Stickstoff reagieren gelassen. Man kühlt ab, versetzt mit 6,5 ml Thiobenzoesäure und schüttelt 5 Minuten. Die Lösungsmittel werden im Vakuum abdestilliert und eine Lösung des Rückstandes in 65 ml Wasser wird durch Celite abfiltriert.
Das Filtrat wird nacheinander mit 50 ml Toluol, zweimal mit je 33 ml Amberlite LA-2 in 66 ml Toluol und zweimal mit je 50 ml Toluol gewaschen Anschliessend filtriert man die wässerige Phase durch eine Säule, die von unten nach oben 4,1 ml Sephadex CM C-25 (H+-form), 16,5 ml Alox , 4,1 ml Zeo-Karb 226 (H+-form), 16,5 ml Alox , 4,1 ml Dowex 1 (Acetatform) und 4,1 ml Sephadex CM C-25 (H+-form) enthält.
Celite , organische Phasen und die Säule werden zweimal mit je 15 ml Wasser nachextrahiert, die Säule zudem mit weiteren 150 ml Wasser eluiert. Man engt die vereinigten Eluate im Vakuum ein, entfernt eine kleine Menge von Präcipitat durch Filtration und dampft zur Trockne ein. Der Rückstand wird mit ca. 50 ml abs.
Äthanol digeriert und ergibt die reine 3-(Desacetoxymethyl)3-pyridiniomethyl-7-[5-Aminotetrazolyl-(5) acetylaminoj-cephalosporansäure.
[a]D20 = + 600 + 10 (c = 1 in Wasser),
U-V.-Spektrun: Ämax 256mm (e = 11600); Ruf52 = 0,01 ;Rf,,,A = 0,10.
NMR-Spektrum in Deutero-Dimethylsulfoxyd (100 Mc): Ausser den für den Grundkörper charakteristischen Signalen tritt ein Singlett bei a = 4,96 ppm auf, welches der -CH2-Gruppe der Aminotetrazolylacetylrestes zugeordnet werden kann, und ein Singlett mit breiter Basis bei d = 6,76 ppm für die am Kohlenstoff des Tetrazolringes stehende -NH2-Gruppe.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Herstellung neuer Derivate der 7-Aminocephalosporansäure der Formel I
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worin Rl einen 5-Aminotetrazolylrest bedeutet und R2 Wasserstoff oder eine freie oder durch eine Carbonsäure oder Thiocarbonsäure veresterte Hydroxylgruppe, eine N-substituierte Carbamoyloxygruppe, in der Sauerstoffatome durch Schwefel ersetzt sein können, oder eine quaternäre Aminogruppe ist, oder ihrer Salze, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel II
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worin Z für einen Halogenacetylrest steht und R2 die angegebene Bedeutung hat, mit 5-Aminotetrazol umsetzt.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man von einer Verbindung der Formel II ausgeht, worin Z für den Bromacetylrest steht.
2. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel I herstellt, worin R1 die angegebene Bedeutung hat und R2 für die Acetoxygruppe steht.
3. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel I herstellt, worin R1 die angegebene Bedeutung hat und R2 für eine gegebenenfalls substituierte Pyridiniogruppe steht.
4. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel I herstellt, worin Rt die angegebene Bedeutung hat und R2 für die Pyridiniogruppe steht.
5. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel I herstellt, worin Rt die angegebene Bedeutung hat und R2 für eine Niederalkylcarbamoyloxygruppe steht.
6. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel I herstellt, worin Rl die angegebene Bedeutung hat und R2 eine Carbamoyloxygruppe der Formel O-C O-NH-R3 ist, worin R3 ein durch ein oder mehrere Niederalkoxygruppen oder Halogenatome substituierter Niederalkylrest ist.
7. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel I herstellt, worin R1 die angegebene Bedeutung hat und R2 eine Carbamoyloxygruppe der Formel -O-CO-NH-R3 ist, worin R5 ein durch ein oder mehrere Chloratome substituierter Niederalkylrest ist.
8. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man eine Verbindung der Formel I herstellt, worin Rt die angegebene Bedeutung hat und R2 die ss-Chloräthylcarbamoyloxygruppe ist.
9. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man eine erhaltene Verbindung der
Formel I, worin R1 die angegebene Bedeutung hat und
R2 für die Acetoxygruppe steht, mit desacetylierenden
Mitteln behandelt.
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