CH586708A5

CH586708A5 -

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Publication number: CH586708A5
Application number: CH1745272A
Authority: CH
Original assignee: Bristol Myers Co
Priority date: 1971-12-03
Filing date: 1972-11-30
Publication date: 1977-04-15
Also published as: BE792228A; ZA728474B; DK138950B; CH602749A5; AU475142B2; AU4951172A; DE2258994A1; JPS4864093A; NL7216350A; FR2162199A1; DK138950C; GB1389540A; FR2162199B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahzur Herstellung von neuen a-Aminopenicillinen der Formel
R-Z-A II worin Z die Gruppierung III
EMI1.1
A die Gruppierung
EMI1.2
darstellen, worin R1 Wasserstoff oder ein salzbildendes Ion und X Wasserstoff oder Niederalkanoyl und R Cyclohexadienyl, 2- oder 3-Thienyl, Phenyl oder durch mindestens ein Halogen, Hydroxy, Niederalkyl, Nitro, Amino, Niederalkanoyl, Niederalkanoyloxy, Niederalkanoylamino. Trifluormethyl, Niederalkoxy oder Niederalkylmercapto substituiertes Phenyl bedeuten, mit der Bedingung, dass A die Gruppierung
EMI1.3
bedeutet, wenn R 2- oder 3-Thienyl oder unsubstituiertes Phenyl darstellt, sowie deren pharmazeutisch annehmbaren Säureadditionssalzen.

Diese Verbindungen sind nützlich als keimtötende Mittel, z.B. als Zusatz in Futtermittel, als Mittel zur Behandlung von Mastitis irn Vieh und als therapeutisches Mittel für Tiere, insbesondere Hühner, aber auch für Menschen zur Behandlung von durch Bakterien verursachte infektiöse Erkrankungen. Diese Verbindungen gehören zur Klasse der a-Aminopenicilline und Cephalosporine.

Die Ausgangsstoffe sind bekannte Verbindungen, die, wie angegeben, an der Acyl-Seitenkette des Penicillins oder Cephalosporins eine Aminogruppe enthalten. Die genannten Penicilline sind z.B. im US Patent Nr. 2 985 648; 3489746 und 3 342677 sowie im britischen Patent Nr. 1 276 314 beschrieben. Die a-Aminocephalosporin-Ausgangsstoffe sind ihrerseits in den US Patenten Nr. 3 342 677, 3 489 752, 3 489 751, 3 489 750, 3 464985 und 3 352 858 sowie in den britischen Patenten Nr. 1 174 335, 1 276 314 und 985 747 beschrieben.

Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, neue a-Aminocarbonylamin-Addukte zu finden, die eine wirksame antibakterielle Aktivität gegen die verschiedensten Gram-positiven und Gram-negativen Bakterien aufweisen würden, insbesondere auch solche Derivate von a-Arninopenicilline und Cephalosporine, welche eine verbesserte Stabilität gegenüber Wasser aufweisen würden, als die bekannten Vertreter dieser Verbindungen.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung der Verbindungen der Formel II ist nun dadurch gekennzeichnet, dass man Acetaldehyd mit einer Verbindung der Formel
EMI1.4
oder einem Salz davon in Gegenwart eines Lösungsmittels, in welchem das Reaktionsprodukt im wesentlichen unlöslich ist, zur Umsetzung bringt.

Beispiele von nicht-toxischen, pharmazeutisch annehmbaren Salzen der Verbindungen der Formel II sind z.B. solche der saure Wasserstoff der Carbonsäuregruppe durch Natrium, Kalium, Calcium, Aluminium oder Ammonium ersetzt ist, oder solche nicht-toxische substituierte Ammoniumsalze mit Aminen, z.B. Triniederalkylamine, Procain, Dibenzylamin, N-Benzyl-p-phenäthylamin, l-Ephenamin, N,N'-Dibenzyläthylendiamin, Dehydroabietylamin, N,N'-Bis -dehydroabietyläthyldiamin, N-(Nieder > alkylpiperidin, z.B.

N-Äthylpiperidin; ferner nicht-toxische pharmazeutisch annehmbare Säureadditionssalze, z.B. solchen von Mineralsäuren, wie z.B. der Chlorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Jodwasserstoffsäure, ferner Salze von organischen Säuren, z.B. das Maleat, Acetat, Citrat, Tartrat, Oxalat, Succinat, Benzoat, Fumarat, Malat, Mandelat, Ascorbat, B-Naph- thalinsulfonat oder p-Toluolsulfonat. Dazu gehören ebenfalls die leicht hydrolysierbaren Ester oder Amide, solcher Säuren, die chemisch oder enzymatisch leicht in die freien Säuren hydrolysiert werden können.

Die erfindungsgemäss herstellbaren Verbindungen haben die Struktur der Schiff'schen Base der Formel II
EMI1.5
können aber die cyclische Struktur der Formel IV
EMI1.6
annehmen.

Unter anderem hängt die oben angegebene Struktur des Endstoffes von den herrschenden Reaktionsbedingungen ab, bei welchen diese gebildet wird. Wird die Aldehyd-Anlagerung in einem im wesentlichen wasserfreien Lösungsmittel durchgeführt, in welchem das Reaktionsprodukt im wesentlichen unlöslich ist, so wird die Schiff'sche Base in kristalliner Form erhalten. Falls eine gewisse Löslichkeit im Lösungsmittel für den Endstoff vorliegt, so kann die Schiff'sche Base in die cyclische Form übergeführt werden.

Der Umfang dieser Umwandlung hängt mindestens teilweise von der Löslichkeit ab, jedenfalls wird angenommen, dass die Cyclisierung in Lösung stattfindet. Diese Struktur änderungen wurden durch Infrarot- und nucleomagnetische Resonanz-Untersuchungen verfolgt und bestätigt. Da bei der Umsetzung pro Molekül des Endstoffes ein Molekül Wasser gebildet wird, ist es schwierig unter vollständig wasserfreien Bedingungen zu arbeiten, weshalb der Ausdruck im wesentlichen wasserfrei verwendet wird, um anzugeben, dass wegen unvermeidbarer Feuchtigkeit im Lösungsmittel noch dazu mit Reaktionswasser zu rechnen ist. Wird die Umsetzung in Wasser oder in einem Wasser enthaltenden Lösungsmittelgemisch durchgeführt, in welchem das Reaktionsprodukt etwas löslich ist, so erfolgt eine Cyclisierung der Schiff'schen Base.

Beispielsweise kann Kaliumcephalexin mit Acetaldehyd in Methylenchlorid umgesetzt werden. Zunächst bildet sich eine Aufschlämmung, die sich dann aber auflöst, und hierauf kann das Produkt durch Fällung oder Eindampfen gewonnen werden. Das Produkt kann durch folgende Formel charakterisiert werden:
EMI2.1

Das Acetaldehyd-Addukt des Kaliumcephalexins in Form der Schiff'schen Base kann durch Umsetzung von etwa äquimolaren Mengen an z.B. in Aceton oder Isopropanol gelösten Kaliumacephalexin, und dann Abfiltrieren des Produktes gewonnen werden. Diese Umsetzung kann bei Raumtemperatur erfolgen, doch erlaubt dann eine Kühlung auf tiefere Temperaturen, z.B. auf 5 bis 100C, eine Fällung und Filtration des Produktes. Im allgemeinen kann die Umsetzung mit Vorteil bei einer Temperatur von - 200C und +50"C durchgeführt werden.

Eine der bemerkenswerten Eigenschaften des Acetaldehyd-Adduktes der m-Aminopenicilline und Cephalosporine ist deren Verhalten in wässrigen Lösungen, insbesondere deren Stabilität in wässrigen Medien. Wie bereits erwähnt, cyclisiert das Produkt in Form der Schiff'schen Base in Lösung zur stabileren Konfiguration. Das cyclisierte Produkt widersteht aber unerwartet der Hydrolyse zur entsprechenden 0c-Aminoverbindung, weshalb vom Acetaldehyd-Addukt als von der gegenüber Wasser stabileren Verbindung gesprochen werden kann.

Das Kohlenstoffatom, an das die freie Aminogruppe des a-Amino-Ausgangsstoffes der Formel I gebunden ist, ist ein asymmetrisches Kohlenstoffatom, weshalb die Ausgangs -a-Aminoverbindungen und die Acetaldehyd-Carbonylamifi Addukte in zwei optisch aktiven isomeren Formen (die Dund L-Diateroisomeren) wie auch als Gemisch solcher Formen existieren können. Die am meisten bevorzugten Verbindungen sind jene, die aus Penicillin und Cephalosporin der D-Konfiguration gewonnen werden.

Beispiel 1 Kalium-7-(2-methyl-5-oxo-4-D- phenyl -l -imidazolidinyl) desacetoxycephalosporanat
Einem Gemisch von 0,39 g Kalium-cephalexin, 10 ml Methylenchlorid und 0,05 ml Triäthylamin, wurden 0,07 ml Acetaldehyd unter Rühren zugesetzt, wobei nach einigen Minuten eine Lösung entstand. Es wurde eine ganze Stunde weiter gerührt und hierauf Unlösliches abfiltriert. Das Filtrat wurde während 12 Stunden bei 4"C stehen gelassen, dann wurde das Lösungsmittel abgedampft, wobei ca. 300 mg amorphes, gelbes Pulver erhalten wurden. F = über 80"C (Zersetzung). Das Produkt wurde durch Infrarot-Analyse charakterisiert und es wurde festgestellt, dass das Spektrum mit der oben angegebenen cyclischen Struktur übereinstimmte.

Die antibakterielle Wirkung des cyclischen Acetaldehyd.

Adduktes des Kalium-cephalexins wurde in bezug auf eine Anzahl von Testorganismen mittels der Röhrchen-Verdünnungstechnik bestimmt. Die minimalen inhibitorischen Konzentrationen waren folgende:
Minimale inhibitorische Konzentration fmcg/ml) Organismus Cyclisches Addukt 0. pneumoniae (A-9585) 0,3 Str. pyogenes (A-9604) 0,3 S. aureus (A-9537) 1,3 s. aureus (+ 50 % serum) (A-9537) 2,5 S. aureus Bx1633-2 (A-9606) 5 S. aureus (A-15097) 32 Sal. enteritidis (A 9531) 8 E. coli Juhl (A 15119 > 16
Beispiel 2 Kalium-7-(2-methyl-5-oxo-4-D-phenyl-1 -imidazolidinyl) -desacetoxycephalosporanat
Das Verfahren gemäss Beispiel 1 wurde wiederholt. Es wurden 2,02 g einer gelblichen amorphen Substanz erhalten, welche bei etwas über 80"C (Zersetzung) schmolz.

Das IRund NMR-Spektrum zeigte eine cyclische Struktur des Produktes an. Das Bio-Potential der Verbindung betrug ungefähr 660 mcg/mg.

Beispiel 3
Kalium-7-(D a,-äthylidenamino phenylacetamido)-desacet- oxycephalosporanat
Ein Gemisch von 0,07 ml Acetaldehyd und 10 ml Aceton wurde unter Rühren mit 0,39 g Kaliumcephalexin versetzt.

Nach diesem Zusatz wurde das Reaktionsgefäss zugedeckt, um eine Verdampfung zu verhindern und hierauf das Rühren wieder aufgenommen. Innerhalb 20 Minuten bildete sich ein halbfester Stoff. Es wurden weitere 5 ml Aceton zugesetzt und während 15 Minuten weiter gerührt. Das Produkt wurde abfiltriert und unter Vakuum getrocknet. Es wurden 0,35 g amorphes, gebliches Pulver erhalten, das etwas über 700C unter Zersetzung schmolz. Gemäss Infrarot-Spektrum erwies sich das Produkt in Form der Schiff'schen Base. Das antibakterielle Spektrum dieses Acetaldehyd-Adduktes des Kalium-cephalexins in Form der Schiff'schen Base wurde wiederum mittels einer Anzahl von Test-Organismen unter Verwendung der Röhrchen-Verdünnungs-Technik ermittelt.

Die minimalen inhibitorischen Konzentrationen zeigt die folgende Aufstellung:
Minimale inhibitorische Konzentration (mcg/ml)
Schiff'sche Basen
Oranismus Addukt 0. pneumoniae (A-9585) 0,3 Str. pyogenes (A-9604) 0,3 S. aureus (A-9537) 1,3 S. aureus (+ 50 % serum) (A-9537) 2,5 S. aureus Bx1633-2 (A-9606) 2,5 S. aureus (A-15097) 32 Sal. enteritidis (A 9531) 8 E. coli Juhl (A 15119) 16
Beispiel 4
Kalium-7-(D -a-äthylidenaminophenylacetamido)-desacet- oxycephalosporanat
1,95 g Kalium-cephalexin wurden in 10 ml Isopropanol und 0,50 ml Triäthylamin aufgeschlemmt. Hierauf wurden sorgfältig 0,35 ml Acetaldehyd mittels einer Pipette zugefügt, worauf das Reaktionsgefäss zur Vermeidung einer Verdampfung zugedeckt wurde.

Nach 10 Minuten ergab sich eine Verdickung, und eine mikroskopische Untersuchung zeigte einen Wechsel in der Kristallstruktur, welcher vollständige Reaktion andeutete. Das Produkt wurde abfiltriert und unter Vakuum getrocknet. Das Trockengewicht betrug 1,57 g weisse kristalline Nadeln; F = grösser als 70"C (Zersetzung).

Wenn eine wässrige Lösung von 100 mcg/ml des Produktes hergestellt wurde, betrug das pH der Lösung ca. 7,6. Das Infrarot-Spektrum stimmte mit der Struktur der Schiff'schen Base überein.

Analyse für Cl8Hl8N3SO4 K H2O: berechnet: C 50,30 H 4,67 N 9,78 gefunden: C 50,22 H 4,95 N 9,34 Die nach Karl Fischer bestimmte Feuchtigkeit betrug 4,93%.

Beispiel 5
Kalium-7-(D z-äthyfldenaminophenylacetamido)-desacet- oxycephalosporanat
Ein Gemisch von 0,35 ml Acetaldehyd, 0,5 ml Triäthylamin, 10 ml Aceton und 1,95 g fein pulveriges Kalium-cephaalexin wurde während 10 Minuten verrieben. Dabei ergab sich eine Verdickung des Gemisches, das auf eine Kristallisierung zurückgeführt werden konnte. Nach weiterem 10 minütigem Rühren wurde das Produkt abgenutscht und unter Vakuum getrocknet. Das Trockengewicht betrug 1,52 g und das Produkt bestand grösstenteils aus einem kristallinen Pulver, das einen Schmelzpunkt von etwas mehr als 700C (Zersetzung) aufwies. Das Infrarot-Spektrum zeigte wiederum die- Struktur der Schiffschen Base.

Analyse für ClgHlgN3sow - K - H2O.

berechnet: C'50,30 - H 4,67 N 9,78 -gefunden: C 55,83- - H 4,96 N 9,31 Feuchtigkeit (Karl Fischer) 4,3%.

Beispiel 6 Cyclisches Acetaldehyd-Addukt des Triäthylaminsalzes von Cephaloglycin
EMI3.1

0,43 g Cephaloglycin-dihydrat wurden in 5 ml Methylen aufgeschlämmt. Dann wurden 0,07 ml 99%iges Acetaldehyd und hierauf in rascher Folge 0,18 ml Triäthylamin zugesetzt.

Das Reaktionsgemisch wurde abgedeckt und während 4 Stunden stehen gelassen: Nach Eindampfen zur Trockene und Behandlung mit Äther unter Verdampfung, erhielt man 340 mg (nach einigen Verlusten bei der letzten Operation).

NMR- und IR-Spektrum zeigte die oben angegebene cyclische Struktur des Produktes.

Beispiel 7
Cyclisches Acetaldehyd-Addukt des Cephradin-triäthylamin- salzes
EMI3.2

0,366 g Cephradin wurden mit 10 ml Methanol zerrieben und dann durch Zusatz von 0,20 ml Triäthylamin aufgelöst.

Hierauf wurden 0,07 ml Acetaldehyd zugesetzt; das Gefäss zur Vermeidung von Verdampfung zugedeckt und die Reaktionsmischung während drei Stunden gerührt. Nach Abfiltrierung des Niederschlages wurde das Lösungsmittel beinahe vollständig abgedampft und der Rückstand mit Äther aufgenommen. Nach Trocknen unter Vakuum betrug das Gewicht des Produktes 0,360 g. Im allgemeinen stimmte das NMR- und IR-Spektrum mit der cyclischen Struktur überein.

Beispiel 8
Cyclisches Acetaldehyd-Addukt des Kaliumepicillins
EMI3.3
0,78g Kaliumepicillin wurden mit 10 mol Methylenchlorid zerrieben und dann mit 0,11 ml 99%igem-Acetaldehyd ver setzt. Innerhalb 15 Minuten war der grösste Teil der Feststoffe aufgelöst. Es wurde während 3 bis 4 Stunden weiter gerührt, worauf man den Niederschlag sich absetzen liess.

Das Filtrat wurde eingedampft und hierauf unter Vakuum gänzlich getrocknet, wobei 540 mg Produkt erhalten wurden.

Im allgemeinen stimmte das NMR- und IR-Spektrum mit der cyclischen Struktur überein.

Beispiel 9
Cyclisches Acetaldehyd-Addukt des p-Nydroxyampicillin triäthylsalzes
EMI4.1

0,419 g p-Hydroxyampicillintrihydrat wurde mit 5,0 ml Methylenchlorid zerrieben und dann mit 0,20 ml Triäthylamin versetzt, was scheinbar keine Änderung bewirkte. Dann wurden 0,07 ml 99%iges Acetaldehyd zugesetzt und hierauf das Reaktionsgefäss mit einer Folie zugedeckt. Nach Rühren während 5 bis 10 Minuten nahm der Feststoff eine gummiartige Konsistenz an. Das Rühren wurde während 3 Stunden fortgesetzt, wobei sich der Feststoff auflöste. Nach Verdampfung der Lösung wurde das Reaktionsgefäss während 15 Stunden bei 40"C unter Vakuum gestellt. Es wurden 0,43 g amorphes, glasartiges Pulver erhalten. Durch NMRund IR-Analyse konnte die cyclische Struktur des Produktes bestätigt werden.

Analyse für C24H3,5N4SO5: berechnet: C 57,60 H 7,13 N 11,40 gefunden: C 58,20 H 7,56 N 10,92 Feuchtigkeit (Karl Fischer) = 3,81%.

Beispiel 10
Cyclisches Acetaldehyd-Addukt des 3-Chlor-4-hydroxy ampicillintriäthylaminsalzes
EMI4.2

Ein Gemisch von 0,400 g 6-[D-(- )a-Amino-cc-(3-chlor- -4-hydroxyphenyl)-acetamido]-penicillansäure, 0,18 ml Tri äthylamin, 0,07 ml 99%iges Acetaldehyd und 15 ml Methanol wurde in einem 25 ml fassenden Erlenmeyer aufgeschlämmt, wobei eine klare Lösung entstand. Die Lösung wurde abgedeckt und während 4 Stunden gerührt und dann abfiltriert und zur Trockene eingedampft, wobei 400 mg eines Produktes erhalten wurden. Das IR- und NMR-Spektrum des Produktes bestätigte im allgemeinen die oben angegebene cyclische Struktur.

Beispiel 11 Cyclisches Acetaldehyd-Addu kt des Natriumsalzes von 3-Chlor-4-hyd roxyce phalexin
EMI4.3

Das Verfahren gemäss Beispiel 1 wurde wiederholt, mit Ausnahme, dass das dort verwendete Kaliumcephalexin durch das Natrium-3-chlor-4-hydroxycephalexin ersetzt wurde. Dadurch erhält man das Natriumsalz des Acetaldehyd Adduktes von 3-Chlor-4-hydroxycephalexin, dessen cyclische Struktur durch das IR- und NMR-Spektrum erkannt wurde.

F = 220 bis 230"C (Zersetzung); Reinheit 90 bis 95%; spezifische Rotation: [uC1,25 = + 1830C; (c,l in Wasser).

Beispiel 12
Cyclisches Acetaldehyd-Addukt des Natriumsalzes von p-Hydroxycephalexin
EMI4.4

Das Verfahren gemäss Beispiel 11 wurde wiederholt, jedoch mit Natrium-3-chlor-4-hydroxycephalexin anstelle von Natrium-p-hydroxycephalexin. Man erhielt das Acetaldehyd-Addukt von Natrium-p-hydroxycephalexin; F = 210 bis 2450C (Zersetzung); Reinheit 90 bis 95%; spezifische Rotation [OC]D26 = + 1860C (c,l in Wasser). Die IR- und NMR-Spektren zeigten die gleiche Struktur wie oben angegeben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

I. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen der Formel R-Z-A II worin Z die Gruppierung III EMI4.5 A die Gruppierung EMI5.1 darstellen, worin R1 Wasserstoff oder ein salzbildendes Ion und X Wasserstoff oder Niederalkanoyl und R Cyclohexadienyl, 2- oder 3-Thienyl, Phenyl oder durch mindestens ein Halogen, Hydroxy, Niederalkyl, Nitro, Amino, Niederalkanoyl, Niederalkanoyloxy, Niederalkanoylamino, Trifluormethyl, Niederalkoxv oder Niederalkylmercapto substituiertes Phenyl bedeuten, mit der Bedingung, dass A die Gruppierung EMI5.2 bedeutet, wenn R 2- oder 3-Thienyl oder unsubstituiertes Phenyl darstellt, sowie deren pharmazeutisch annehmbaren Säureadditionssalzen, dadurch gekennzeichnet,

dass man Acetaldehyd mit einer Verbindung der Formel I EMI5.3 oder einem Salz davon in Gegenwart eines im wesentlichen wasserfreien Lösungsmittels, in welchem das Reaktionsprodukt im wesentlichen unlöslich ist, zur Umsetzung bringt: II. Verwendung einer laut Verfahren gemäss Patentanspruch I erzeugten Verbindung der Formel II zur Herstellung einer Verbindung der Formel II, worin Z für die Gruppierung der Formel W EMI5.4 steht und A und R die obigen Bedeutungen haben, dadurch gekennzeichnet, dass man in einer Verbindung obiger For- mel II oder einem Salz davon in Gegenwart eines Lösungs- mittels, in welchem das Reaktionsprodukt löslich ist, den Rest Z cyclisiert.

UNTERANSPRUCH Verfahren gemäss Patentanspruch I zur Herstellung einer optisch aktiven Verbindung der Formel II, dadurchlgekenn- zeichnet, dass man optisch aktive Ausgangsverbindungen verwendet.