Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der allgemeinen Formel
EMI1.1
worin bedeuten: R C1-C6-Alykl,
EMI1.2
oder Z - (CH2)mA - (CH2)n -; Thienyl, Furyl oder
EMI1.3
Y eine geschützte Hydroxylgruppe oder eine geschützte Aminogruppe; A Sauerstoff, Schwefel oder eine Kohlenstoff-Kohlenstoff Bindung; m 0 oder eine ganze Zahl von 1 bis 4; n eine ganze Zahl von 1 bis 4; Q Wasserstoff.
Fluor, Chlor, Brom, eine C1-C6-Alkyl-, C1-C2 Alkoxy-, Nitro-, Cyan-, Hydroxyl- oder Trifluormethylgruppe; R1 Wasserstoff, eine C1-C6-Alkyl-, Halogen-C1-C6-Alkyl-, C3-Cs-Alkenyl-, C3-Cs-Alkinyl-, B enzyl-, Methoxybenzyl-, Nitrobenzyl-, Benzhydryl-, Trityl-, Phthalimidomethyl-, Succinimidomethyl-, Phenacyl- oder Trimethylsilylgruppe;
; R2 eine C1-C6-Alkylgruppe, eine hydroxy-, nitro-, di(C1-C4alkyl)amino-, cyan- oder halogensubstituierte C2-C6-Alkylgruppe oder eine C3-C6-Alkenyl-, Benzyl-, Phenyl-, Pyridyl-, Thienyl-, Furyl-, Thiadiazyl- oder Tetrazylgruppe oder die Gruppe
EMI1.4
R3 die Gruppe -OR4 oder -N(R4)2 und R4 Wasserstoff oder eine C1-Cc-Alkylgruppe, sowie der Sulfoxide dieser Verbindungen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man ein 3-Halogenmethylcephalosporinverbindung der Formel
EMI1.5
worin X Chlor, Brom oder Jod bedeutet, oder Sulfoxid in Dimethylformamid, Dimethylacetamid oder Hexamethylphosphoramid mit einem Mercaptan der Formel
R2SH bei einer Temperatur von 0 bis 500C umsetzt.
Die Reste R und R1 des Produkts stammen somit aus dem als Ausgangsmaterial verwendeten Halogenmethylcephalosporin, während R2 aus dem eingesetzten Marcaptan stammt.
Die als Ausgangsstoffe für das verbesserte Verfahren verwendeten 3-Halogenmethylcephalosporinverbindungen können nach jeder beliebigen hierfür geeigneten Methode hergestellt werden. Beispielsweise kann man sie aus einem 3 Methylcephalosporin durch eine Reihe von Umsetzungen erhalten, nämlich Verschiebung der Doppelbindung des 3 Methylcephalosporins von der 3-Stellung in die 2-Stellung, Halogenieren der 3-Methylgruppe des Delta2-Cephalosporins mit einem Halogenierungsmittel wie N-Bromsuccinimid und Verschiebung der Doppelbindung von der 2- in die 3-Stellung des 3-Halogenmethylcephalosporins. Das 3-Methylcephalosporin seinerseits kann nach dem Verfahren der US-PS 3 275 626 aus einem Penicillin erhalten werden.
Wenn das als Ausgangsmaterial verwendete 3-Halogenmethylcephalosporin nach einem derartigen Verfahren aus einem Penicillin hergestellt worden ist, dann bedeutet in der Formel R vorzugsweise den Rest einer in der 6-Stellung des Penicillins vorliegenden Acylgruppe, zum Beispiel eine Benzylgruppe oder eine Phenoxymethylgruppe, Die Entfernung einer solchen Acylgruppe aus Cephalosporinen zur Herstellung von 7 Aminocephalosporinen ist genauso wie die anschliessende erneute Acylierung der 7-Aminogruppe des Cephalosporins zur Erzielung von Cephalosporinverbindungen mit der gewünschten biologischen Aktivität allgemein bekannt. Deshalb kann R selbstverständlich der Rest jeder beliebigen der Acylgruppen sein, die in der Penicillin- oder Cephalosporin Chemie üblicherweise zum Acylieren der 6-Amino- bzw. 7 Aminogruppe solcher Verbindungen verwendet werden.
In den Formeln kann also R beispielsweise eine Methyl-, t Butyl-, alpha-Formyloxybenzyl-, Phenylthiomethyl-, B enzyl- oxymethyl-, alpha-(N-Benzyloxycarbonyl) amino-m-hydroxy- benzyl-, Thienylmethyl-, Furylmethyl-, p-Chlorphenoxymethyl-, p-Trifluormethylbenzyl- oder o-Methoxybenzyloxyäthylgruppe sein. Reste R, die den vorstehend definierten und genannten äquivalent sind, ergeben sich für den Fachmann von selbst.
Wie bereits erwähnt, wird Y in der Formel, wenn es eine Hydroxyl- oder Aminogruppe bedeutet, während der Umsetzung mit einer Schutzgruppe versehen, die nach allgemein bekannten Methoden eingeführt wird. So werden beispielsweise Hydroxylgruppen im allgemeinen durch Überführen in Ester, zum Beispiel der Formyl-, Acetyl- oder Trifluoracetylester, geschützt. Aminogruppen schützt man durch Acylierung mit beispielsweise Acetyl- oder Chloracetylgruppen oder mit noch leichter entfernbaren Gruppen wie der Trichloräthoxycarbonyl-, Benzyloxycarbonyl- oder t.-Butoxycarbonylgruppe.
Ausserdem werden Aminogruppen häufig durch Überführung in ein Enamin durch Umsetzung mit einer aktiven Methylenverbindung, zum Beispiel Methylacetoacetat, geschützt.
R1 kann zwar Wasserstoff bedeuten, so dass eine freie Carboxylgruppe vorliegt, doch ist es in der organischen Chemie üblich, Carboxylgruppen durch Veresterung zu schützen. Da die Cephalosporansäuren im allgemeinen eine grössere biologische Aktivität als die Ester haben, ist es gewöhnlich zweckmässig, nach dem Ende der Umsetzung den Ester wieder in die freie Säure überzuführen. Aus diesem Grund sind die bevorzugten Ester solche, aus denen sich die veresternden Gruppen leicht wieder entfernen lassen, zum Beispiel die t.-Butyl-, Trichloräthyl-, Benzyl-, Benzhydryl- oder p-Nitrobenzylester.
Bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist jedoch die Verwendung eines leicht spaltbaren Esters nicht unbedingt erforderlich, so dass auch andere Ester, zum Bei -spiel die Methyl-, Hexyl-, 2-Chiorbutyl-, Allyl- oder 3-Butinylester verwendet werden können.
Mit dem 3-Halogenmethylcephalosporin kann man praktisch jedes beliebige Mercaptan umsetzen, solange es keine weitere funktionelle Gruppe enthält, die die Umsetzung stört.
Beispiele für die Mercaptane der angegebenen Formel sind Methylmercaptan, Äthylmercaptan, Butylmercaptan, 2-Mercapto-5-methyl-1 ,3,4-thiadiazol, 2-Mercaptopyridin, Thiophenol, t3-Mercaptoäthanol, Benzylmercaptan, Methyl-2-mercaptoacetat, N,N-Diäthyl-2-mercaptoacetamid, 5-Mercaptotetrazol,
2-Furylmercaptan, 3-Thienylmercaptan,
Allylmercaptan, 2, 3-Dihydroxypropylmercaptan,
4-(Dimethylamino) -n-butylmercaptan,
3 -Cyan-n-propylmercaptan, 3 -Chlor-2-methylbutylmercaptan und
5-Nitropentylmercaptan.
Als 3 -Halogenmethylcephalosporinausgangsstoff kann die
Chlor-, Brom- oder Jodverbindung verwendet werden. Die 3 Brommethylcephalosporinverbindungen sind bevorzugt.
Die Reaktion des Mercaptans mit der 3-Halogenmethylcephalosporinverbindung verläuft glatt bei Temperaturen im Bereich von 0 bis 50OC. Der bevorzugte Temperaturbereich ist 20 bis 30OC. Die beiden Verbindungen werden in Dimethylformamid, Dimethylacetamid oder Hexamethylphosphoramid als Lösungsmittel vermischt. Dimethylformamid wird bevorzugt. Vorzugsweise werden keine weiteren Reaktionsteilneh mer für die vollständige Umsetzung des Halogenmethylcepha losporins verwendet. Die angewandten Bedingungen sind ganz allgemein die gleichen, wie sie in der Literatur beschrieben werden, mit Ausnahme der Verwendung eines der Lösungs mittel, die sich als für die Umsetzung besonders günstig erwie sen haben.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann nicht nur auf die 3
Halogenmethylcephalosporinverbindungen angewandt werden, sondern auch auf die entsprechenden Sulfoxide. Cephalospo rinsulfoxide sind allgemein bekannt und brauchen nicht näher erläutert zu werden. Die Verbesserung durch das erfindungs gemässe Verfahren wird mit den Cephalosporinsulfoxiden und den Cephalosporinsulfiden in gleicher Weise erzielt.
Die durch das verbesserte Verfahren nach der Erfindung erhaltenen Thiomethylcephalosporine können weiteren Reak tionen unterworfen werden, wie sie in der Cephalosporin
Chemie allgemein bekannt sind. Beispielsweise kann die Acylgruppe in 7-Stellung durch bekannte Spaltungsreaktionen entfernt werden, und die 7-Aminoverbindung kann dann mit jeder gewünschten Acylgruppe wieder acyliert werden, und anschliessend kann der Ester gespalten werden, wodurch man das jeweils gewünschte Cephalosporinantibioticum erhält.
Wenn das Produkt des erfindungsgemässen Verfahrens bereits die gewünschte Acylgruppe enthält, kann die biologisch aktive Verbindung durch Entfernen der veresternden Gruppe unter Ausbildung der freien Säure erhalten werden. Die Durchführung von Reaktionen dieser Art ist in der Cephalosporin Chemie allgemein bekannt.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.
Beispiel 1
Eine Lösung von 5,70 g p-Nitrobenzyl-7-phenoxyacetamido-3-brommethyl-Delta3-cephem-4-carboxylat in 30 ml Dimethylformamid wird mit 20 ml Methylmercaptan versetzt und in einem Druckgefäss 16 Stunden bei 25oC gerührt. Das überschüssige Methylmercaptan wird abdestilliert, und der Rückstand wird in 700 ml einer 10prozentigen Natriumchloridlösung, die mit 200 ml Benzol überschichtet ist, gegossen.
Die Benzollösung wird abgetrennt, dreimal mit 3prozentiger Salzsäure und einmal mit Sprozentiger Natriumbicarbonatlösung gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und zur Trockne eingedampft. Man erhält 5,21 g Produkt, dessen magnetisches Kernresonanzspektrum zeigt, dass es bereits ziemlich rein ist. Es wird an 250 g Kieselsäuregel mit einem Wassergehalt von 15 % chromatographiert, wobei als Eluiermittel eine Mischung aus 8 % Äthylacetat und 92% Benzol verwendet wird. Man erhält so 3,01 g reines p-Nitrobenzyl-7phenoxyacetamido-3 methylthiomethyl-Delta3-cephem-4-carboxylat.
Beispiel 2
Eine Lösung von t.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-brom methyl-Delta3-cephem -4-carboxylat- 1 -oxid (hergestellt aus 10 mMol t.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-methyl-Delta3cephem-4-carboxylat durch Bromierung, Oxydation und Verschiebung der Doppelbindung) in 20 ml Dimethylformamid wird in einem Druckgefäss 16 Stunden mit 20 ml Methylmercaptan bei 250C gerührt. Das überschüssige Methylmercaptan wird abdestilliert, und die Mischung wird in ein Gemisch aus Wasser und Äthylacetat gegossen. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, dreimal mit 3prozentiger Salzsäure und einmal mit gesättigter Natriumbicarbonatlösung gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und zur Trockne eingedampft.
Der Rückstand wird an 300 g Kieselsäuregel mit einem Wassergehalt von 15% unter Verwendung von 20 bis 30% Äthylacetat in Benzol als Eluiermittel chromatographiert. Die Ausbeute an t. -Butyl-7-phenoxyacetamido -3-methylthio- methyl-Delta3-cephem-4-carboxylat-1-oxid beträgt 2,60 g. Das NMR-Spektrum zeigt, dass das Produkt rein ist.
Beispiel 3
Eine Lösung von 4,83 g t.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3brommethyl-Delta3-cephem-4-carboxylat in 20 ml Dimethylformamid wird mit 3,30 g Thiophenol versetzt und 16 Stunden bei 25eC gerührt. Das Reaktionsgemisch wird in 3prozentige Salzsäure gegossen und mit Benzol extrahiert. Die Benzollösung wird zweimal mit 3prozentiger Salzsäure, zweimal mit Sprozentiger Natriumbicarbonatlösung und einmal mit 10prozentiger Natriumchloridlösung gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und zur Trockne eingedampft. Man erhält 3,7 g rohes t.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-phenylthiomethyl-Delta3-cephem-4-carboxylat.
Dieses Rohprodukt wird in Äthylacetat gelöst und mit Aktivkohle erwärmt. Die Suspension wird abfiltriert, und das Lösungsmittel wird im Vakuum entfernt. Dadurch werden 2,8 g festes Produkt erhalten, das an 200 g Kieselsäuregel mit einem Wassergehalt von 15% unter Verwendung von 2 bis 4% Äthylacetat in Benzol als Eluiermittel chromatographiert wird.
Es werden 1,1 g Produkt, dessen Reinheit durch ein NMR Spektrum nachgewiesen wird, erhalten.
Beispiel 4
Eine Lösung von 4,8 g t.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3brommethyl-Delta3-cephem-4-carboxylat in 20 ml Dimethyl formamid wird 17 Stunden mit 3,96 g 2-Mercapto-5-methyl1,3,4-thiadiazol gerührt. Durch Isolierung des Produkts nach der in Beispiel 3 beschriebenen Arbeitsweise erhält man 3,4 g rohes t.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-(5-methyl 1,3 ,4-thiadiazol-2-thio)methyl-Delta3-cephem-4-carboxylat.
Dieses Produkt wird unter Verwendung von 5 bis 10% Äthylacetat in Benzol durch 200 g Kieselsäuregel mit einem Wassergehalt von 15% geleitet und ergibt insgesamt 1,86 g einer Substanz, die aus Athylacetat als Prismen kristallisiert, die bei 145 bis 147 C schmelzen. Die Struktur wird durch ein NMR-Spektrum bestätigt.
Analyse für C23H26N40sS3:
C H N S
Berechnet 51,66 4,90 10,45 17,99
Gefunden 51,87 5,09 10,33 17,74
Beispiel 5
Eine Lösung von 5 g t.-Butyl-7-phenoxyacetamido-3-brommethyl-Delta3-cephem-4-carboxylat-1-oxid in 20 ml Dimethylformamid wird 16 Stunden mit 20 ml Äthylmercaptan gerührt. Das überschüssige Äthylmercaptan wird im Vakuum entfernt, und die hinterbleibende Lösung wird in eine Mischung aus 150 ml Äthylacetat und 300 ml Wasser gegossen. Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt, dreimal mit 10prozentiger Natriumchloridlösung und einmal mit gesättigter Natriumbicarbonatlösung gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und zur Trockne eingedampft.
Das in einer Menge von 4,5 g erhaltene Rohprodukt wird unter Verwendung von 40 bis 60% Äthylacetat in Benzol an 400 g Kieselsäuregel mit einem Wassergehalt von 15 % chromatographiert. Man erhält 3,30 g einer Mischung des alpha- und ss-Sulfoxids. Struktur und Reinheit werden durch NMR-Spektren bestätigt.
Nach den in den Beispielen 1 bis 5 beschriebenen Arbeitsweisen werden durch Umsetzung des entsprechenden Mercaptans mit dem entsprechenden Cephalosporin oder Cephalosporinsulfoxid die in der folgenden Tabelle I aufgeführten Verbindungen erhalten.
Tabelle I
EMI3.1
EMI3.2
<tb> <SEP> Rl <SEP> R2
<tb> <SEP> CH3 <SEP> -CH(CH3)2
<tb> <SEP> -C-CH3 <SEP> -CH2CsHs
<tb> <SEP> CH3 <SEP> -CH2CH20H
<tb> <SEP> -CH-CH= <SEP> CH2
<tb> <SEP> 0
<tb> <SEP> II
<tb> <SEP> -CH2CCN(CH3)2
<tb> <SEP> -CH3
<tb> <SEP> -C2Hs
<tb> -CH2-NO2 <SEP> CH31)
<tb> <SEP> - <SEP> -CH2CHOHCH20H
<tb> <SEP> -CH2CO2CH3
<tb> <SEP> -CH2CO2C(CH3)3
<tb> <SEP> -CH2CC13 <SEP> -CH3
<tb> l) Sulfoxid
Falls erwünscht, kann die Acylgruppe in 7-Stellung der nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen Produkte zur Erzielung der 7-Aminoverbindung nach an sich bekannten Verfahren entfernt werden. Die 7-Aminoverbindungen können dann ihrerseits zur Erzielung von Verbindungen mit einer spezifischen antibiotischen Aktivität mit jeder im Einzelfall erwünschten Acylgruppe erneut acyliert werden.
Sulfoxide werden im allgemeinen vor der Spaltungsreaktion zu den Sulfiden reduziert. Diese Reduktion und Spaltung wird im folgenden Beispiel näher erläutert.
Beispiel 6
Eine Lösung von 0,932 g des nach Beispiel 2 erhaltenen Produkts in 80 ml trockenem Benzol wird bei 45OC unter Stickstoff mit 0,17 ml Pyridin und 0,20 ml Phosphortrichlorid versetzt. Nach 90 Minuten zeigt ein Dünnschichtchromatogramm an, dass die Reduktion stattgefunden hat. Nach Zugabe von 0,833 g Phosphorpentachlorid und 0,17 ml Pyridin wird das Reaktionsgemisch unter Stickstoff bei 45oC etwa 1 Stunde lang gerührt, wonach ein Dünnschichtchromatogramm zeigt, dass kein Ausgangsmaterial mehr vorliegt. Das Reaktionsgemisch wird auf 25oC abgekühlt und filtriert, und das Filtrat wird zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird in 50 ml Methanol gelöst und eine Stunde lang gerührt.
Das Methanol wird im Vakuum verdampft, und der Rückstand wird in einer Mischung aus 30 ml Tetrahydrofuran und 30 ml Wasser gelöst.
Nach einstündigem Stehenlassen bei 250C wird das Tetrahydrofuran im Vakuum verdampft, und die wässrige Lösung wird auf pH 1 eingestellt und mit Benzol gewaschen. Dann wird die wässrige saure Lösung auf pH 8 eingestellt und zweimal mit Äthylacetat extrahiert. Die Äthylacetatlösung wird über Natriumsulfat getrocknet und zur Trockne eingedampft. Man erhält 0,204 g t.-Butyl-7-amino-3-methylthiomethyl-Delta3-cephem4-carboxylat, das in das Toluolsulfonsäuresalz übergeführt wird, das sich aufgrund seines Schmelzpunkts und des Mischschmelzpunkts als mit einer authentischen Probe identisch erweist.
Beispiel 7
Eine Lösung von 1,20 g des nach Beispiel 5 erhaltenen Produkts in 100 ml trockenem Benzol wird 2 Stunden bei 45OC unter Stickstoff mit 0,506 g Phosphortrichlorid und 0,296 g Pyridin gerührt. Die Reduktion des Sulfoxids wird durch ein Dünnschichtchromatogramm nachgewiesen. Nach Zugabe von 1,01 g Phosphorpentachlorid und 0,40 g Pyridin wird das Reaktionsgemisch eine Stunde bei 45oC gehalten, abgekühlt und filtriert. Das Filtrat wird zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wird in kaltem Methanol gelöst und eine Stunde stehengelassen. Das Methanol wird im Vakuum entfernt, und die erhaltene schmierige Substanz wird in 100 ml einer 1:1 Mischung aus Tetrahydrofuran und Wasser gelöst. Die Lösung wird eine Stunde stehengelassen und dann im Vakuum vom Tetrahydrofuran befreit. Die wässrige Lösung wird mit 3prozentiger Salzsäure und Äthylacetat verdünnt.
Die Äthylacetatschicht wird abgetrennt und viermal mit 3-prozentiger Salzsäure gewaschen. Die wässrige saure Lösung wird mit Natriumbicarbonat alkalisch gemacht und dreimal mit Äthylacetat extrahiert. Der Äthylacetatextrakt wird über Natriumsulfat getrocknet und zur Trockne eingedampft. Man erhält 0,320 g t.-Butyl7-amino-3-äthylthiomethyl-Delta3-cephem-4-carboxylat. Die Struktur des Amins wird durch ein NMR-Spektrum bestätigt.
Die Estergruppen können durch für die Freisetzung der Carboxylgruppe in 4-Stellung bekannte Massnahmen gespalten werden. Beispielsweise kann man einen t.-Butylester durch Behandlung mit Ameisensäure und einen p-Nitrobenzylester durch Hydrierung spalten. Nach einer dieser Arbeitsweisen werden aus den Produkten des erfindungsgemässen Verfahrens die in Tabelle II aufgeführten Säuren erhalten.
Tabelle II
EMI4.1
EMI4.2
<tb> <SEP> Analyse
<tb> <SEP> R2 <SEP> berechnet <SEP> gefunden
<tb> <SEP> C <SEP> H <SEP> N <SEP> C <SEP> H <SEP> N
<tb> <SEP> -CHs <SEP> 1) <SEP> - <SEP> 59,65 <SEP> 7,33 <SEP> 7,45 <SEP> 59,87 <SEP> 7,42 <SEP> 7,28
<tb> <SEP> -C2H5 <SEP> 1) <SEP> 60,29 <SEP> 7,50 <SEP> 7,27 <SEP> 60,53 <SEP> 7,51 <SEP> 7,03
<tb> <SEP> -CH2C6Hs <SEP> 1) <SEP> 64,50 <SEP> 6,96 <SEP> 6,45 <SEP> 64,30 <SEP> 6,91 <SEP> 6,46
<tb> <SEP> -CH2CO2CH3 <SEP> 1) <SEP> 58,74 <SEP> 6,84 <SEP> 6,63 <SEP> 58,96 <SEP> 7,10 <SEP> 6,69
<tb> <SEP> -CH2CHOHCH20H <SEP> 1) <SEP> 50,21 <SEP> 4,88 <SEP> 6,16 <SEP> 50,47 <SEP> 5,05 <SEP> 6,18
<tb> <SEP> -CH2CO2C(CH3)3 <SEP> 1) <SEP> 60,42 <SEP> 7,31 <SEP> 6,22 <SEP> 60,27 <SEP> 7,03 <SEP> 6,39
<tb> <SEP> -CH2CH= <SEP> CH2 <SEP> 1) <SEP> 61,88 <SEP> 7,20 <SEP> 6,98 <SEP> 61,59 <SEP> 7,36 <SEP> 7,17
<tb> <SEP> -CH2CH2OH <SEP> 1)
<SEP> 59,49 <SEP> 7,16 <SEP> 6,94 <SEP> 59,38 <SEP> 7,39 <SEP> 7,00
<tb> <SEP> -C6Hsl) <SEP> 64,03 <SEP> 6,80 <SEP> 6,59 <SEP> 64,05 <SEP> 7,02 <SEP> 6,51
<tb> <SEP> NJ
<tb> -C\ <SEP> CCH3 <SEP> 47,68 <SEP> 3,79 <SEP> 11,71 <SEP> 47,72 <SEP> 3,81 <SEP> 11,61
<tb> 5) Dicyclohexylaminsalz
Ausserdem wurde aus der Verbindung, für die R2 eine Methylgruppe bedeutet, die Phenoxyacetylgruppe entfernt, und anschliessend wurde das Amin mit einer Hydroxyphenylacetylgruppe erneut acyliert. Die Elementaranalyse bestätigt die erwartete Struktur. In allen Fällen liefern die bei der Elementaranalyse der freien Säuren oder der Dicyclohexylaminsalze erhaltenen Werte eine zusätzliche Bestätigung dafür, dass bei der Umsetzung des 3-Brommethylcephalosporins mit dem Mercaptan die gewünschte Thiomethylverbindung erhalten wurde.
The invention relates to an improved process for the preparation of compounds of the general formula
EMI1.1
where: R C1-C6-alkyl,
EMI1.2
or Z - (CH2) mA - (CH2) n -; Thienyl, furyl or
EMI1.3
Y is a protected hydroxyl group or a protected amino group; A is oxygen, sulfur or a carbon-carbon bond; m is 0 or an integer from 1 to 4; n is an integer from 1 to 4; Q hydrogen.
Fluorine, chlorine, bromine, a C1-C6-alkyl, C1-C2 alkoxy, nitro, cyano, hydroxyl or trifluoromethyl group; R1 is hydrogen, a C1-C6-alkyl, halogen-C1-C6-alkyl, C3-Cs-alkenyl-, C3-Cs-alkynyl-, benzyl-, methoxybenzyl-, nitrobenzyl-, benzhydryl-, trityl-, Phthalimidomethyl, succinimidomethyl, phenacyl or trimethylsilyl group;
; R2 is a C1-C6 alkyl group, a hydroxy, nitro, di (C1-C4alkyl) amino, cyano or halogen-substituted C2-C6-alkyl group or a C3-C6-alkenyl, benzyl, phenyl, pyridyl group , Thienyl, furyl, thiadiazyl or tetrazyl group or the group
EMI1.4
R3 is the group -OR4 or -N (R4) 2 and R4 is hydrogen or a C1-Cc-alkyl group, as well as the sulfoxides of these compounds, which is characterized in that a 3-halomethylcephalosporin compound of the formula
EMI1.5
wherein X is chlorine, bromine or iodine, or sulfoxide in dimethylformamide, dimethylacetamide or hexamethylphosphoramide with a mercaptan of the formula
R2SH converts at a temperature of 0 to 500C.
The residues R and R1 of the product thus come from the halomethylcephalosporin used as the starting material, while R2 comes from the marcaptan used.
The 3-halomethylcephalosporin compounds used as starting materials for the improved process can be prepared by any suitable method. For example, they can be obtained from a 3-methylcephalosporin by a series of reactions, namely shifting the double bond of the 3-methylcephalosporin from the 3-position to the 2-position, halogenating the 3-methyl group of the Delta2-cephalosporin with a halogenating agent such as N-bromosuccinimide and Shift of the double bond from the 2- to the 3-position of 3-halomethylcephalosporin. The 3-methylcephalosporin in turn can be obtained from a penicillin by the process of US Pat. No. 3,275,626.
If the 3-halomethylcephalosporin used as the starting material has been prepared from a penicillin by such a process, then in the formula R preferably denotes the radical of an acyl group present in the 6-position of the penicillin, for example a benzyl group or a phenoxymethyl group Such acyl group from cephalosporins for the production of 7 aminocephalosporins is well known, as is the subsequent renewed acylation of the 7-amino group of the cephalosporin to achieve cephalosporin compounds with the desired biological activity. Therefore, R can of course be the remainder of any of the acyl groups commonly used in penicillin or cephalosporin chemistry to acylate the 6-amino or 7-amino groups of such compounds.
In the formulas, R can be, for example, a methyl, t butyl, alpha-formyloxybenzyl, phenylthiomethyl, benzyl oxymethyl, alpha- (N-benzyloxycarbonyl) amino-m-hydroxybenzyl, thienylmethyl, furylmethyl , p-chlorophenoxymethyl, p-trifluoromethylbenzyl or o-methoxybenzyloxyethyl. Radicals R, which are equivalent to those defined and mentioned above, are obvious to the person skilled in the art.
As already mentioned, if Y in the formula is a hydroxyl or amino group, then during the reaction it is provided with a protective group which is introduced by generally known methods. For example, hydroxyl groups are generally protected by conversion into esters, for example the formyl, acetyl or trifluoroacetyl esters. Amino groups are protected by acylation with, for example, acetyl or chloroacetyl groups or with groups that can be removed even more easily, such as the trichloroethoxycarbonyl, benzyloxycarbonyl or t-butoxycarbonyl group.
In addition, amino groups are often protected by converting them into an enamine by reaction with an active methylene compound, for example methyl acetoacetate.
R1 can mean hydrogen, so that a free carboxyl group is present, but it is customary in organic chemistry to protect carboxyl groups by esterification. Since the cephalosporanic acids generally have a greater biological activity than the esters, it is usually expedient to convert the ester back into the free acid after the end of the reaction. For this reason, the preferred esters are those from which the esterifying groups can easily be removed again, for example the t-butyl, trichloroethyl, benzyl, benzhydryl or p-nitrobenzyl esters.
When carrying out the process according to the invention, however, the use of an easily cleavable ester is not absolutely necessary, so that other esters, for example the methyl, hexyl, 2-chlorobutyl, allyl or 3-butynyl esters, can also be used.
Practically any mercaptan can be reacted with 3-halomethylcephalosporin as long as it does not contain any other functional group that would interfere with the reaction.
Examples of the mercaptans of the formula given are methyl mercaptan, ethyl mercaptan, butyl mercaptan, 2-mercapto-5-methyl-1, 3,4-thiadiazole, 2-mercaptopyridine, thiophenol, t3-mercaptoethanol, benzyl mercaptan, methyl 2-mercaptoacetate, N, N-diethyl-2-mercaptoacetamide, 5-mercaptotetrazole,
2-furyl mercaptan, 3-thienyl mercaptan,
Allyl mercaptan, 2,3-dihydroxypropyl mercaptan,
4- (dimethylamino) -n-butyl mercaptan,
3 -cyano-n-propyl mercaptan, 3-chloro-2-methylbutyl mercaptan and
5-nitropentyl mercaptan.
As 3 -halomethylcephalosporin starting material, the
Chlorine, bromine or iodine compound can be used. The 3 bromomethylcephalosporin compounds are preferred.
The reaction of the mercaptan with the 3-halomethylcephalosporin compound proceeds smoothly at temperatures ranging from 0 to 50 ° C. The preferred temperature range is 20 to 30 ° C. The two compounds are mixed in dimethylformamide, dimethylacetamide or hexamethylphosphoramide as solvents. Dimethylformamide is preferred. Preferably, no further reactants are used for the complete implementation of the halomethyl cephasporin. The conditions used are generally the same as those described in the literature, with the exception of the use of one of the solvents which have proven particularly favorable for the implementation.
The method according to the invention can not only be applied to the 3rd
Halomethylcephalosporinverbindungen are applied, but also to the corresponding sulfoxides. Cephalospo rinsulfoxide are well known and do not need to be explained in more detail. The improvement by the method according to the invention is achieved in the same way with the cephalosporin sulfoxides and the cephalosporin sulfides.
The thiomethylcephalosporins obtained by the improved process according to the invention can be subjected to further reactions, such as those in the cephalosporin
Chemistry are well known. For example, the acyl group in the 7-position can be removed by known cleavage reactions, and the 7-amino compound can then be acylated again with any desired acyl group, and then the ester can be cleaved, whereby the cephalosporin antibiotic desired in each case is obtained.
If the product of the process according to the invention already contains the desired acyl group, the biologically active compound can be obtained by removing the esterifying group with formation of the free acid. The implementation of reactions of this type is well known in cephalosporin chemistry.
The process according to the invention is illustrated in more detail by the following examples.
example 1
A solution of 5.70 g of p-nitrobenzyl-7-phenoxyacetamido-3-bromomethyl-Delta3-cephem-4-carboxylate in 30 ml of dimethylformamide is mixed with 20 ml of methyl mercaptan and stirred in a pressure vessel for 16 hours at 25 ° C. The excess methyl mercaptan is distilled off and the residue is poured into 700 ml of a 10 percent sodium chloride solution overlaid with 200 ml of benzene.
The benzene solution is separated off, washed three times with 3 percent hydrochloric acid and once with 1 percent sodium bicarbonate solution, dried over sodium sulfate and evaporated to dryness. 5.21 g of product are obtained whose nuclear magnetic resonance spectrum shows that it is already fairly pure. It is chromatographed on 250 g of silica gel with a water content of 15%, a mixture of 8% ethyl acetate and 92% benzene being used as the eluent. 3.01 g of pure p-nitrobenzyl-7-phenoxyacetamido-3-methylthiomethyl-Delta3-cephem-4-carboxylate are thus obtained.
Example 2
A solution of t-butyl-7-phenoxyacetamido-3-bromo methyl-Delta3-cephem -4-carboxylate-1-oxide (prepared from 10 mmol of t-butyl-7-phenoxyacetamido-3-methyl-Delta3cephem-4- carboxylate by bromination, oxidation and displacement of the double bond) in 20 ml of dimethylformamide is stirred in a pressure vessel for 16 hours with 20 ml of methyl mercaptan at 250C. The excess methyl mercaptan is distilled off and the mixture is poured into a mixture of water and ethyl acetate. The ethyl acetate layer is separated off, washed three times with 3 percent hydrochloric acid and once with saturated sodium bicarbonate solution, dried over sodium sulfate and evaporated to dryness.
The residue is chromatographed on 300 g of silica gel with a water content of 15% using 20 to 30% ethyl acetate in benzene as the eluent. The yield of t. -Butyl-7-phenoxyacetamido -3-methylthio-methyl-Delta3-cephem-4-carboxylate-1-oxide is 2.60 g. The NMR spectrum shows that the product is pure.
Example 3
A solution of 4.83 g of t-butyl-7-phenoxyacetamido-3-bromomethyl-Delta3-cephem-4-carboxylate in 20 ml of dimethylformamide is mixed with 3.30 g of thiophenol and stirred for 16 hours at 25 ° C. The reaction mixture is poured into 3 percent hydrochloric acid and extracted with benzene. The benzene solution is washed twice with 3 percent hydrochloric acid, twice with 1 percent sodium bicarbonate solution and once with 10 percent sodium chloride solution, dried over sodium sulfate and evaporated to dryness. 3.7 g of crude t-butyl 7-phenoxyacetamido-3-phenylthiomethyl-Delta3-cephem-4-carboxylate are obtained.
This crude product is dissolved in ethyl acetate and heated with activated charcoal. The suspension is filtered off and the solvent is removed in vacuo. This gives 2.8 g of solid product which is chromatographed on 200 g of silica gel with a water content of 15% using 2 to 4% ethyl acetate in benzene as the eluent.
1.1 g of product, the purity of which is demonstrated by an NMR spectrum, are obtained.
Example 4
A solution of 4.8 g of t-butyl-7-phenoxyacetamido-3-bromomethyl-Delta3-cephem-4-carboxylate in 20 ml of dimethyl formamide is mixed with 3.96 g of 2-mercapto-5-methyl1,3,4- thiadiazole stirred. Isolation of the product according to the procedure described in Example 3 gives 3.4 g of crude t-butyl-7-phenoxyacetamido-3- (5-methyl 1,3,4-thiadiazol-2-thio) methyl-Delta3-cephem -4-carboxylate.
This product is passed through 200 g of silica gel with a water content of 15% using 5 to 10% ethyl acetate in benzene and gives a total of 1.86 g of a substance which crystallizes from ethyl acetate as prisms which melt at 145 to 147 ° C. The structure is confirmed by an NMR spectrum.
Analysis for C23H26N40sS3:
C H N S
Calculated 51.66 4.90 10.45 17.99
Found 51.87 5.09 10.33 17.74
Example 5
A solution of 5 g of t-butyl-7-phenoxyacetamido-3-bromomethyl-Delta3-cephem-4-carboxylate-1-oxide in 20 ml of dimethylformamide is stirred with 20 ml of ethyl mercaptan for 16 hours. The excess ethyl mercaptan is removed in vacuo, and the remaining solution is poured into a mixture of 150 ml of ethyl acetate and 300 ml of water. The ethyl acetate layer is separated off, washed three times with 10 percent strength sodium chloride solution and once with saturated sodium bicarbonate solution, dried over sodium sulfate and evaporated to dryness.
The crude product obtained in an amount of 4.5 g is chromatographed on 400 g of silica gel with a water content of 15% using 40 to 60% ethyl acetate in benzene. 3.30 g of a mixture of the alpha and beta sulfoxides are obtained. Structure and purity are confirmed by NMR spectra.
According to the procedures described in Examples 1 to 5, the compounds listed in Table I below are obtained by reacting the corresponding mercaptan with the corresponding cephalosporin or cephalosporin sulfoxide.
Table I.
EMI3.1
EMI3.2
<tb> <SEP> Rl <SEP> R2
<tb> <SEP> CH3 <SEP> -CH (CH3) 2
<tb> <SEP> -C-CH3 <SEP> -CH2CsHs
<tb> <SEP> CH3 <SEP> -CH2CH20H
<tb> <SEP> -CH-CH = <SEP> CH2
<tb> <SEP> 0
<tb> <SEP> II
<tb> <SEP> -CH2CCN (CH3) 2
<tb> <SEP> -CH3
<tb> <SEP> -C2Hs
<tb> -CH2-NO2 <SEP> CH31)
<tb> <SEP> - <SEP> -CH2CHOHCH20H
<tb> <SEP> -CH2CO2CH3
<tb> <SEP> -CH2CO2C (CH3) 3
<tb> <SEP> -CH2CC13 <SEP> -CH3
<tb> l) sulfoxide
If desired, the acyl group in the 7-position of the products obtained by the process according to the invention can be removed by processes known per se to obtain the 7-amino compound. The 7-amino compounds can then in turn be acylated again with any acyl group desired in the individual case in order to obtain compounds with a specific antibiotic activity.
Sulphoxides are generally reduced to the sulphides prior to the cleavage reaction. This reduction and cleavage is explained in more detail in the following example.
Example 6
A solution of 0.932 g of the product obtained according to Example 2 in 80 ml of dry benzene is mixed with 0.17 ml of pyridine and 0.20 ml of phosphorus trichloride at 45 ° C under nitrogen. After 90 minutes, a thin layer chromatogram indicates that the reduction has taken place. After adding 0.833 g of phosphorus pentachloride and 0.17 ml of pyridine, the reaction mixture is stirred under nitrogen at 45 ° C. for about 1 hour, after which a thin-layer chromatogram shows that there is no longer any starting material. The reaction mixture is cooled to 25oC and filtered, and the filtrate is evaporated to dryness. The residue is dissolved in 50 ml of methanol and stirred for one hour.
The methanol is evaporated in vacuo and the residue is dissolved in a mixture of 30 ml of tetrahydrofuran and 30 ml of water.
After standing at 250 ° C. for one hour, the tetrahydrofuran is evaporated off in vacuo, and the aqueous solution is adjusted to pH 1 and washed with benzene. Then the aqueous acidic solution is adjusted to pH 8 and extracted twice with ethyl acetate. The ethyl acetate solution is dried over sodium sulfate and evaporated to dryness. 0.204 g of t-butyl-7-amino-3-methylthiomethyl-Delta3-cephem4-carboxylate are obtained, which is converted into the toluenesulfonic acid salt, which, based on its melting point and the mixed melting point, is identical to an authentic sample.
Example 7
A solution of 1.20 g of the product obtained according to Example 5 in 100 ml of dry benzene is stirred for 2 hours at 45 ° C. under nitrogen with 0.506 g of phosphorus trichloride and 0.296 g of pyridine. The reduction of the sulfoxide is demonstrated by a thin layer chromatogram. After adding 1.01 g of phosphorus pentachloride and 0.40 g of pyridine, the reaction mixture is kept at 45 ° C. for one hour, cooled and filtered. The filtrate is evaporated to dryness. The residue is dissolved in cold methanol and left to stand for one hour. The methanol is removed in vacuo and the greasy substance obtained is dissolved in 100 ml of a 1: 1 mixture of tetrahydrofuran and water. The solution is left to stand for one hour and then freed from tetrahydrofuran in vacuo. The aqueous solution is diluted with 3 percent hydrochloric acid and ethyl acetate.
The ethyl acetate layer is separated and washed four times with 3 percent hydrochloric acid. The aqueous acidic solution is made alkaline with sodium bicarbonate and extracted three times with ethyl acetate. The ethyl acetate extract is dried over sodium sulfate and evaporated to dryness. 0.320 g of t-butyl7-amino-3-ethylthiomethyl-Delta3-cephem-4-carboxylate are obtained. The structure of the amine is confirmed by an NMR spectrum.
The ester groups can be cleaved by measures known for the liberation of the carboxyl group in the 4-position. For example, a t-butyl ester can be cleaved by treatment with formic acid and a p-nitrobenzyl ester can be cleaved by hydrogenation. According to one of these procedures, the acids listed in Table II are obtained from the products of the process of the invention.
Table II
EMI4.1
EMI4.2
<tb> <SEP> analysis
<tb> <SEP> R2 <SEP> calculated <SEP> found
<tb> <SEP> C <SEP> H <SEP> N <SEP> C <SEP> H <SEP> N
<tb> <SEP> -CHs <SEP> 1) <SEP> - <SEP> 59.65 <SEP> 7.33 <SEP> 7.45 <SEP> 59.87 <SEP> 7.42 <SEP> 7.28
<tb> <SEP> -C2H5 <SEP> 1) <SEP> 60.29 <SEP> 7.50 <SEP> 7.27 <SEP> 60.53 <SEP> 7.51 <SEP> 7.03
<tb> <SEP> -CH2C6Hs <SEP> 1) <SEP> 64.50 <SEP> 6.96 <SEP> 6.45 <SEP> 64.30 <SEP> 6.91 <SEP> 6.46
<tb> <SEP> -CH2CO2CH3 <SEP> 1) <SEP> 58.74 <SEP> 6.84 <SEP> 6.63 <SEP> 58.96 <SEP> 7.10 <SEP> 6.69
<tb> <SEP> -CH2CHOHCH20H <SEP> 1) <SEP> 50.21 <SEP> 4.88 <SEP> 6.16 <SEP> 50.47 <SEP> 5.05 <SEP> 6.18
<tb> <SEP> -CH2CO2C (CH3) 3 <SEP> 1) <SEP> 60.42 <SEP> 7.31 <SEP> 6.22 <SEP> 60.27 <SEP> 7.03 <SEP> 6.39
<tb> <SEP> -CH2CH = <SEP> CH2 <SEP> 1) <SEP> 61.88 <SEP> 7.20 <SEP> 6.98 <SEP> 61.59 <SEP> 7.36 <SEP > 7.17
<tb> <SEP> -CH2CH2OH <SEP> 1)
<SEP> 59.49 <SEP> 7.16 <SEP> 6.94 <SEP> 59.38 <SEP> 7.39 <SEP> 7.00
<tb> <SEP> -C6Hsl) <SEP> 64.03 <SEP> 6.80 <SEP> 6.59 <SEP> 64.05 <SEP> 7.02 <SEP> 6.51
<tb> <SEP> NJ
<tb> -C \ <SEP> CCH3 <SEP> 47.68 <SEP> 3.79 <SEP> 11.71 <SEP> 47.72 <SEP> 3.81 <SEP> 11.61
<tb> 5) dicyclohexylamine salt
In addition, the phenoxyacetyl group was removed from the compound for which R2 represents a methyl group, and the amine was then acylated again with a hydroxyphenylacetyl group. Elemental analysis confirms the expected structure. In all cases, the values obtained in the elemental analysis of the free acids or the dicyclohexylamine salts provide additional confirmation that the desired thiomethyl compound was obtained in the reaction of 3-bromomethylcephalosporin with the mercaptan.