Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung neuer Derivate des Rifamycins S- und -SV mit hoher antibiotischer Wirksamkeit. Es handelt sich um in 3-Stellung durch eine aliphatisch substituierte Aminogruppe substituierte Rifamycin S-Verbindungen (I) der folgenden Formel
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und ihre entsprechenden Hydrochinone, die Rifamycin-SV Derivate (Verbindungen II), worin A einen gegebenenfalls im Piperazinring niederalkyl-substituierten 4R-l-Piperazinylrest bedeutet, wo R für einen gegebenenfalls substituierten Kohlenwasserstoffrest der folgenden Formel
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steht, in welchem Zl eine niedere Alkyl- oder niedere Alkenylgruppe, oder eine unsubstituierte oder durch Halogen oder Niederalkylgruppen substituierte Phenylgruppe,
Z2 Wasserstoff oder eine niedere Alkyl- oder niedere Alkenylgruppe und Z3 eine niedere Alkyl- oder niedere Alkenylgruppe bedeuten und Z2 und Z3 zusammen auch eine nieder-Alkyliden- oder niedere Alkenylidengruppe darstellen.
Niederalkyl-, Niederalkenyl- und Niederalkyliden- oder Niederalkenylidengruppen sind solche mit bis zu 7 C-Atomen, wie z.B. Methyl, Äthyl, Propyl, Isopropyl, gerade oder verzweigte, in beliebiger Stellung verbundene Butyl-, Pentyl-, Hexyl- oder Heptylgruppen, Vinyl-, Allyl- oder Methallyl-, -1 Propenyl-, Methylen-, Äthyliden-, Propyliden-, Butyliden-, Isopropyliden- oder Isobutyliden-Gruppen. Stellt Zl einen Phenylrest dar, so kann dieser unsubstituiert oder durch Halogen, wie z.B. Chlor, Fluor oder Brom, oder durch niedere Alkylreste, d.h. solche mit 1-7 C-Atomen, insbesondere durch Methylgruppen, substituiert sein.
Gegebenenfalls vorhandene niedere Alkylgruppen an den C-Atomen des Piperazinrestes besitzen 1-7 C-Atome; es sind vor allem Methylgruppen, wobei in erster Linie 1 oder 2 solcher Gruppen vorhanden sind.
Unter den Verbindungen (I) und (II) sind besonders solche hervorzuheben, in welchen die Gruppe A einen an den C Atomen unsubstituierten 4R-l-Piperazinylrest bedeutet, worin R eine in 2-Stellung durch zwei Niederalkyl- oder Niederalkenylgruppen mit je bis zu 4 C-Atomen substituierte Äthylgruppe bedeuten, ferner Verbindungen, in welchen die Gruppe A einen an den C-Atomen unsubstituierten 4R-1-Piperazinylrest bedeutet, worin R eine in 2-Stellung durch einen unsubstituierten oder durch Methylgruppen oder durch Chlor- oder Bromatome substituierten Phenylrest und durch eine niedere Alkyl-, Alkenyl- oder Alkylidengruppe mit je bis zu 4 C Atomen, insbesondere durch eine Methylgruppe, substituierte Äthylgruppe, oder eine durch eine niedere Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 1-4 C-Atomen und eine niedere Alkylidengruppe mit 1-4 C-Atomen in 2-Stellung substituierte Äthylgruppe, darstellt.
In diesen Verbindungen sind im Rest R die genannten niederen Alkylgruppen insbesondere Methyl-, Äthyl- oder Propylgruppen, die niederen Alkenylgruppen insbesondere Vinyl- oder Allylgruppen und die niederen Alkylidengruppen eine Methylen-, Äthyliden-, Propyliden- oder Isopropylidengruppe.
Unter den neuen Verbindungen (I) und (II) sind z.B.
das 3-(4-Isobutyl-1-piperazinyl)-rifamyÅan S- und -SV das 3-[4-(2-Äthyl-butyl)-1-piperazinyl]-rifamycin S- und -SV das 3 -[4-(2-Methyl-butyl)- 1-piperazinyl]-rifamycin S- und -SV das 3-[4-(2-Methyl-pentyl)-1-piperazinylj-rifamycin S- und -SV das 3-[4-(2-Phenyl-propyl)-1-piperazinyl]-rifamycin S-und -SV das 3-[4-Methallyl-l-piperazinyl)-rifamycin S- und -SV das 3-[4-(2-Methyl-3-butenyl)-1-piperazinyl]-rifamycin S- und -SV zu erwähnen.
3-Aminorifamycin -S- und -SV-Verbindungen mit antiobiotischer Wirkung sind bereits bekannt. So werden im Patent Nr. 512 510 Rifamycin-S- und -SV-Verbindungen, die in 3 Stellung durch eine Aminogruppe aliphatischen Charakters substituiert sind, beschrieben. Jene Verbindungen besitzen eine hohe antibiotische Wirkung und weisen insbesondere auch einen antituberkulösen Effekt auf. Die Verbindungen der vorliegenden Anmeldung zeichnen sich nun gegenüber den genannten Verbindungen des französischen Patentes durch eine erhöhte antibakterielle und antituberkulöse Wirkung sowie durch geringere Toxizität aus, wie sich sowohl in vitro wie in vivo nachweisen lässt.
So ist z.B. die minimale Hemmkonzentration in vitro gegen Tuberkelbazillen beim obengenannten 3-(4-Isobutyl-1-piperazinyl)-rifamycin SV 30mal geringer als beim bekannten tuberkulostatischen Rifamycin Heilmittel Rifampicin, dem 3-(4-Methyl-1-piperazinyl-imino- methyl)-rifamycin SV.
Die hohe antituberkulöse Wirkung der neuen Verbindungen kann auch im Tierversuch, z.B. an der Maus, nachgewiesen werden. So zeigen die Verbindungen bei peroraler Verabreichung an mit Mycobacterium bovis infizierten Mäusen eine ausgesprochene tuberkulostatische Wirkung (ED 50) in Dosen zwischen 0,5 mg/kg und 40 mg/kg. Z. B. weist das 3-(4-Isobutyl-1-piperazinyl)-rifamycin SV in diesem Test eine EDso von
1 mg/kg auf. Die Verbindungen zeichnen sich zudem durch eine sehr grosse therapeutische Breite ab, indem eine nennenswerte Toxizität erst bei sehr hoher Dosis auftritt. So beträgt z.B. die LDso bei der obengenannten spezifischen Verbindung einen Wert über 1000 mg/kg.
Die Verbindungen besitzen auch eine gute antibakterielle Wirkung, wie sich ebenfalls im Tierversuch, z.B. an der Maus, nachweisen lässt. So zeigen sie an Mäusen, die mit Staphylokokken infiziert wurden, eine ausgesprochene antibakterielle Wirkung in Dosen zwischen 0,2 und 40 mg/kg bei der peroralen Verabreichung.
Die neuen Verbindungen können daher als Heilmittel, in erster Linie für tuberkulöse Infektionen, aber auch für andere Infektionen, wie z.B. Lepra, oder bei solchen, die z.B. durch grampositive Mikroorganismen, wie Staphylokokken, hervorgerufen sind, verwendet werden. Die neuen Verbindungen sind aber auch wertvolle Zwischenprodukte für die Herstellung anderer nützlicher Stoffe, insbesondere von pharmakologisch wirksamen Verbindungen. Sie können ferner als Futtermittelzusätze und zur Konservierung von Nahrungsmitteln verwendet werden.
Gemäss dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden die neuen Verbindungen I und II dadurch hergestellt, dass man 3-(1-Piperazinyl)-rifamycin S oder -SV, das an einem oder mehreren der C-Atome des 1-Piperazinyl-Restes auch durch Niederalkyl substituiert sein kann, mit einem geeigneten, den Rest R einführenden Mittel umsetzt und, wenn erwünscht, ein erhaltenes Chinon in das entsprechende Hydrochinon oder ein erhaltenes Hydrochinon in das entsprechende Chinon umwandelt, und/oder eine erhaltene Verbindung in ein Salz überführt.
Bei der Umsetzung des 3-1-Piperazinyl-rifamycins S bzw.
-SV bzw. seiner genannten C-Alkyl-Homologen mit dem erwähnten, den Rest R einführenden Mittel verwendet man insbesondere Verbindungen der Formel XR, worin X ein Halogen, wie z.B. Chlor, Brom oder Jod, oder den Rest einer sauerstoffhaltigen anorganischen Säure, wie einer Schwefelsäure oder der schwefligen Säure, einer Halogenschwefelsäure, wie insbesondere der Fluorsulfonsäure, bedeuten. Solche Alkylierungsmittel sind also z.B. Halogenalkyle, wie z.B. die Bromide, Jodide oder Chloride des Kohlenwasserstoffrestes R oder die R-mono- oder di-Ester der Schwefelsäure oder der Fluorsulfonsäure.
Der Umsatz der genannten Rifamycin-Verbindung mit diesen Mitteln erfolgt vorzugsweise in Anwesenheit einer Base, insbesondere eines stark basischen, nicht nucleophilen tertiären Amins, insbesondere eines Amins der Formel
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worin X eine Niederalkylgruppe und Xl und X2 je einen raumerfüllenden aliphatischen Kohlenwasserstoffrest bedeuten.
Die Gruppen Xl und X2 sind z. B. Niederalkylgruppen mit 1-12 C-Atomen, vorzugsweise mit 1-7 C-Atomen, die eine verzweigte Kohlenstoffkette aufweisen, während X vorzugsweise eine nieder-Alkylgruppe mit 1-7 C-Atomen bedeutet.
In erster Linie benützt man die sogenannte Hünig'sche Base, d.h. das Äthyl-diisopropyl-amin. Man führt die Reaktion vorteilhaft in einem inerten Lösungsmittel, insbesondere einem chlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoff, z.B. Methylenchlorid, oder einem Alkohol, wie Methanol, bei Temperaturen zwischen Zimmertemperatur und ca. 100 , aus, wobei je 1 Mol der Rifamycin-Verbindung und des Alkylierungsmittels angewendet werden, und auch die Base vorzugsweise im einmolaren Verhältnis zugesetzt wird. Die Reaktionsdauer variiert je nach den Reaktionskomponenten und kann von einer halben Stunde bis zu 24 oder 48 Stunden betragen.
Die Ausgangsstoffe für das Verfahren der vorliegenden Anmeldung sind bekannt oder können in an sich bekannter Weise hergestellt werden.
Das 3-(1-Piperazinyl)-Rifamycin SV oder das 3-(1-Piperazinyl)-Rifamycin S bzw. ihre im Piperazinring niederalkyl-substituierten Derivate können nach dem Verfahren des oben zitierten französischen Patentes 1 490 183 hergestellt werden.
Die Isolierung des gewünschten Verfahrensproduktes aus dem Reaktionsgemisch erfolgt z.B. in an sich bekannter Weise, z.B. durch Verdünnen mit Wasser und/oder, gegebenenfalls, durch Neutralisieren mit einer wässrigen Säure, z.B. Mineralsäure oder vorteilhaft Zitronensäure, und Zugabe eines mit Wasser nicht mischbaren Lösungsmittels, wie z.B. eines chlorierten Kohlenwasserstoffs, z.B. Chloroform oder Methylenchlorid, wobei das Reaktionsprodukt in die organische Phase übergeht, aus welcher es durch die üblichen Methoden, d. h.
Trocknen, Abdampfen und Kristallisation und/oder Chromatographie oder anderen üblichen Reinigungsmethoden, in reiner Form erhalten werden kann.
Die solchermassen gewonnenen Chinone bzw. Hydrochinone können leicht ineinander übergeführt werden, z.B. durch Behandlung mit den obengenannten Reduktions- bzw. Oxydationsmitteln.
Die Chinone sind meist violettrot gefärbte Verbindungen.
Die Hydrochinone sind meist gelbgefärbt und kristallisieren gut. Die Hydrochinone bilden Metallsalze, von denen besonders die Alkalisalze wegen deren Wasserlöslichkeit Bedeutung haben. Mit Säuren bilden die Chinone und die Hydrochinone Säureadditionssalze und gegebenenfalls auch quaternäre Ammoniumsalze, insbesondere mit Estern niederer Alkanole mit Halogenwasserstoffsäuren, Schwefelsäuren oder Sulfonsäuren. Zur Herstellung der Säureadditionssalze verwendet man vor allem Säuren, die zur Bildung therapeutisch verwendbarer Salze geeignet sind.
Als solche seien beispielsweise genannt: Halogenwasserstoffsäuren, Schwefelsäuren, Phosphorsäuren, Salpetersäure, Perchlorsäure; aliphatische, alicyclische, aromatische oder heterocyclische Carbon- oder Sulfonsäuren, wie Ameisen-, Essig-, Propion-, Bernstein-, Glykol-, Milch-, Äpfel-, Wein-, Zitronen-, Ascorbin-, Malein-, Hydroxymalein- oder Brenztraubensäure; Phenylessig-, Benzoe-, p Aminobenzoe-, Anthranil-, p-Hydroxybenzoe-, Salicyl- oder p-Aminosalicylsäure, Embonsäure, Methansulfon-, Äthansulfon-, Hydroxyäthansulfon-, Äthylensulfonsäure; Halogenbenzolsulfon-, Toluolsulfon-, Naphthalinsulfonsäuren oder Sulfanilsäure; Methionin, Tryptophan, Lysin oder Arginin.
Diese oder andere Salze der neuen Verbindungen, wie z.B.
die Pikrate, können auch zur Reinigung der erhaltenen Basen dienen, indem man die Basen in Salze überführt, diese abtrennt und aus den Salzen wiederum die Basen freimacht.
Infolge der engen Beziehung zwischen den Basen in freier Form und in Form ihrer Salze sind im Vorausgegangenen und nachfolgend unter den freien Basen sinn- und zweckmässig gegebenenfalls auch die entsprechenden Salze zu verstehen.
Die neuen Verbindungen können z.B. in Form pharmazeutischer Präparate Verwendung finden. Diese-enthalten die Verbindungen in Mischung mit einem für die enterale, topische oder parenterale Applikation geeigneten pharmazeutischen organischen oder anorganischen, festen oder flüssigen Trägermaterial. Für die Bildung desselben kommen solche Stoffe in Frage, die mit den neuen Verbindungen nicht reagieren, wie z.B. Wasser, Gelatine, Laktose, Stärke, Stearylalkohol, Magnesiumstearat, Talk, pflanzliche Öle, Benzylalkohole, Gummi, Propylenglykol, Polyalkylenglykole, Vaseline, Cholesterin oder andere bekannte Arzneimittelträger. Die pharmazeutischen Präparate können z.B. als Tabletten, Dragees, Salben, Cremen, Kapseln oder in flüssiger Form als Lösungen, Suspensionen oder Emulsionen vorliegen.
Gegebenenfalls sind sie sterilisiert und/oder enthalten Hilfsstoffe, wie Konservierungs-, Stabilisierungs-, Netz- oder Emulgiermittel, Lösungsvermittler oder Salze zur Veränderung des osmotischen Drucks oder Puffer. Sie können auch noch andere therapeutisch wertvolle Substanzen enthalten. Die Präparate werden nach üblichen Methoden erhalten.
Die Erfindung betrifft auch jene Ausführungen des oben beschriebenen Verfahrens zur Herstellung der neuen 3-Aminorifamycin-Verbindungen, bei denen man von einer auf irgendeiner Stufe als Zwischenprodukt erhältlichen Verbindung ausgeht und die fehlenden Verfahrensschritte durchführt oder die Ausgangsstoffe unter den Reaktionsbedingungen bildet.
Die neuen Verbindungen können auch in der Tiermedizin, z.B. in einer der oben genannten Formen, verwendet werden.
Die Erfindung wird in den nachfolgenden Beispielen beschrieben. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.
Beispiel 1
730 mg iso-Butyltosylat, 930 mg N-Äthyldiisopropylamin in 11 ml abs. Methanol und 3,12 g 3-(1-Piperazinyl)-rifamycin SV werden unter einer Stickstoffatmosphäre 48 Stunden am Rückfluss gekocht. Nach dieser Zeit wird das Lösungsmittel abdestilliert und der Rückstand durch 200 g Kieselgel (Merck 70-230 mesh) chromatographiert. Man verwendet als Eluiermittel Chloroform-Methanol 9:1.
Diejenigen Fraktionen, welche nach dünnschichtchromatographischer Analyse die Anwesenheit des gewünschten Reaktionsproduktes anzeigen, werden vereinigt, in 15 ml Methanol und 15 ml Chloroform gelöst und unter Stickstoff mit 3 ml Natriumascorbat-Lösung (10%mg) versetzt. Man rührt noch 15 Minuten weiter und schüttelt dann mit Chloroform und Wasser aus. Die organische Phase wird über Natriumsulfat getrocknet, eingedampft und der Rückstand aus wenig Chloroform und 80%igem Methanol umkristallisiert. Man erhält so 3-(4-Isobutyl-1-piperazinyl)-rifamycin SV in gelben Kristallen, die bei 1700 schmelzen. UV-Spektrurnin0,01nalk. HCI, Maxima in nm (10 g e): 228 (4,53), 298 (4,28), 433 (3,90).
Beispiel 2
Durch 48stündiges Kochen am Rückfluss von je 1/100 Mol (7,95 g) 3-(1-Piperazinyl)-rifamycin SV mit 1/100 Mol + 10% Überschuss eines der in der untenstehenden Tabelle angeführten organischen Bromide in 250 ml Äthanol und in Gegenwart von 1,3 g N-Äthyl-diisopropylamin erhält man die entsprechenden in N'-Stellung des Piperazinrestes substituierten 3-(1-Piperazinyl)-rifamycin-SV-Verbindungen, die die in der Tabelle in der zweiten und dritten Spalte angegebenen physikalischen Daten haben. Die Aufarbeitung des Reaktionsgemisches erfolgt jeweils so, dass man zur Trockne eindampft und den Rückstand dreimal aus Methanol umkristallisiert.
Reaktionsprodukte Org. UV- in 0.01 n
Smp. alkoh. HC1 Bromid Maxima in nm (logo) (2-Phenyl-.propyl)-bromid 157-158" 226 (4.59), 298 (4.32),
434 (3.93) (2-Methyl-pentyl)-bromid 163 229 (4.59), 300 (4.32),
437 (3.93) (3-Methyl-pentyl)-bromid 173 226 (4.58), 298 (4.30),
433 (3.90) (2-Benzyl-propyl)-bromid 149-150 228 (4.57), 299 (4.32),
435 (3.93) Neopentyl-tosylat* 1800 227 (4.56),
430 (3.86),
295 (Schulter) (3,3-Dimethylbutyl)-bromid 178" (3-Methyl-butyl)-bromid 178-179" (3-Phenyl-2-propenyl)-bromid 165-166" 206 (4.71), 211 (4.73),
230 (4.63), 249 (4.60),
295 (4.32), 435 (3.93) Methallylbromid 172-174" 229 (4.59), 298 (4.31),
435 (3.90) 2-Methyl-2-pentenyl-bromid 164-166 228 (4.58), 298 (4.30),
435 (3.92) 2-Äthyl-2-butenyl-bromid 174-175 229 (4.60)298 (4.33),
435 (3.93) 2-Äthyl-2-hexenyl-bromid 153-156" 229 (4.61), 298 (4.33),
435 (3.94)
Reaktionsprodukte
Org. UV- in 0.01 n alkoh.
Smp. HCl Maxima in nm
Bromid (loge)
2,3-Dimethyl-2-butenyl-bromid 171-174" 230 (4.60), 300 (4.33),
435 (3.93)
2-Äthylbutyl-bromid 1681700 228 (4.47), 299 (4.32) 435 (3-94)
435 (3.94)