CH618180A5

CH618180A5 - Process for the preparation of a derivative of the antibiotic XK-62-2.

Info

Publication number: CH618180A5
Application number: CH1657774A
Authority: CH
Inventors: Kunikatsu Shirahata; Shinji Tomioka; Takashi Nara; Hideo Matsushima; Isao Matsubara
Original assignee: Kyowa Hakko Kogyo Kk
Priority date: 1973-12-12
Filing date: 1974-12-12
Publication date: 1980-07-15
Also published as: DE2458921B2; CA1030530A; DK644174A; ZA747907B; NO139562C; DE2458921C3; SE7415609L; GB1470329A; ATA991874A; AU7636074A; NO139562B; NO744447L; SE417825B; DE2458921A1; ES432862A1; AT337894B; JPS5635193B2; JPS5088050A; FR2254565A1; PH15160A

Description

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel A

io

15

20

(A)

ch3 oh worin Rß die Gruppierung

45

OH O

HjjN—CH2—CH2—CH—C—

ist oder ein pharmazeutisch annehmbares Säureadditionssalz 50 derselben, dadurch gekennzeichnet, dass man in einer Verbindung der Formel A, in der R,,. Wasserstoff ist, die freien Aminogruppen acyliert durch Umsetzung mit einer Verbindung der Formel

Y1Y2N-CH.,-CH,-CHOH-COZ 55

worin Z

' "Û •

5

618180

Cl, Br, I oder OH ist und worin Yx Wasserstoff und Y2 eine Schutzgruppe gewählt aus

R.

CH O t 3 n

çj;-ch2-o-c-, ch3-c-o-c~

o

IT

ch -o-c-3 _

O

n

^3-0îr2"C-

O

*n c2v°-°- -

CH.

Chip oder s—

1Î02

ist,

worin R-! und R2 gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, OH, N02, Cl, Br, I, Alkyl mit 1-5 Kohlenstoffatomen oder Alkoxy mit 1-5 Kohlenstoffatomen bedeuten und R3 für Wasserstoff, Cl, Br oder I steht, oder Yj und Y2 eine Phthal-oylgruppe bilden unter Bildung eines Gemisches von Verbindungen der Formel (C)

C-Hj worin

(1) R4' Y1Y2N-CH,-CH.,-CH0H-C0- und R=' und Ru' Wasserstoff sind,

(2) R(i' Y1Y2N-CH2-CHOH-CO- und R,' und R5' für Wasserstoff stehen,

(3) R.j' und Rr; Y^.N-CH^CH.-CHOH-CO- und R,;' Wasserstoff sind oder

(4) R,' und R,.' Y^N-CH.-CH.-CHOH-CO- und R,' Wasserstoff ist,

wobei Y, und Y2 die obige Bedeutung haben, die Schutzgruppe Yj, entfernt, die Verbindung A aus dem Gemisch isoliert, oder zunächst aus dem Gemisch eine Verbindung, worin R«' Y, Y2N-CH.,-CH2-CHOH-CO- ist und R4' und Rr,' Wasserstoffe sind, isoliert und hernach die Schutzgruppe Y., entfernt, und gegebenenfalls eine so erhaltene Verbindung A mit einer pharmazeutisch annehmbaren Säure in ein Säureadditionssalz umwandelt.

Beim erfindungsgemässen Verfahren erhält man ein Gemisch von Verbindungen, die im Falle der folgenden Ziffern

(1) und (2) eine oder im Falle der Ziffern (3) und (4) zwei

25 Acylgruppen, d.h. a-Hydroxy-3-aminobutyryl-gruppen anstelle der drei freien Aminogruppen, die das Antibiotikum XK-62-2 hatten, enthalten, und zwar gebunden in 1-Stellung oder in 2'- und 1- bzw. 2'- und 3-Stellung.

30 Diese Derivate von XK-62-2 umfassen somit

(1) eine Verbindung I, worin eines der Wasserstoff atome der Aminogruppe gebunden an das 2'-ständige Kohlenstoffatom von XK-62-2 substituiert ist durch

35 O OH

!! I

—C—CH—CH,—CH2—NH2 ;

(2) eine Verbindung II, worin eines der Wasserstoff atome

40 der Aminogruppe gebunden an das 1-ständige Kohlenstoffatom von XK-62-2 substituiert ist durch

O OH

II I

45 — C—CH—CH2—CH2NH, ;

(3) eine Verbindung III, worin eines der Wasserstoffatome der Aminogruppe, welche an das 2'-ständige Kohlenstoffatom gebunden ist und ein Wasserstoffatom jener Ami-

50 nogruppe, das an das 1-ständige Kohlenstoffatom von XK--62-2 gebunden ist, substituiert sind durch

O OH

II I

55 —C—CH—CH2—CH2—NH2 ;

und (4) eine Verbindung IV, worin ein der Wasserstoffatome der Aminogruppe, das am 2'-ständigen Kohlenstoffatom gebunden ist und ein Wasserstoffatom der Aminogrup-

60 pe, das am 3-ständigen Kohlenstoffatom von XK-62-2 gebunden ist, substituiert sind durch

O OH

II I

65 —C—CH—CH2—CHm—NH2 .

Im folgenden werden die einzelnen Figuren näher erörtert.

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Fig. 1 veranschaulicht das IR-Absorptionsspektrum von 2'-N-[L-(—)-a-Hydroxy-Y-aminobutyrylJ-XK-62-2 (Verbindung I);

Fig. 2 veranschaulicht das NMR-Spektrum von 2'-N-[L--(—)-a-Hydroxy-Y-aminobutyryl]-XK-62-2;

Fig. 3 veranschaulicht das IR-Absorptionsspektrum von l-N-[L-(—)-a-Hydroxy-y-aminobutyrylJ-XK-62-2 (Verbindung II);

Fig. 4 veranschaulicht das NMR-Spektrum von 1-N-[L--( — )-a-Hydroxy-Y-aminobutyryl] -XK-62-2;

Fig. 5 veranschaulicht das IR-Absorptionsspektrum von l-N-2'-N-bis-[L-(—)-a-Hydroxy-Y-aminobutyryl]-XK-62-2 (Verbindung III);

Fig. 6 veranschaulicht das NMR-Spektrum von l-N-2'--N-bis-[L-(—)-a-Hydroxy-Y-aminobutyryl]-XK-62-2;

Fig. 7 veranschaulicht das IR-Absorptionsspektrum von 3-N-2'-N-bis-[L-(—)-a-Hydroxy-Y-aminobutyryl]-XK-62-2 (Verbindung IV) und

Fig. 8 veranschaulicht das NMR-Spektrum von 3-N-2'-N--bis-[L-(—)-a-Hydroxy-Y-aminobutyryl]-XK-62-2.

Die verwendeten Acylierungsmittel können von der a--Hydroxy-Y-Aminobuttersäure oder von einer funktionell äquivalenten Verbindung, abgeleitet werden, wobei hergestellt werden:

1) eine Verbindung IA, worin eines der Wasserstoffatome der an das 2'-ständige Kohlenstoffatom gebundenen Aminogruppe von XK-62-2 substituiert ist durch

O OH

II 1 Yt

—C— CH—CH2—CH.,—Nd ;

y2

(2) eine Verbindung IIA, worin eines der Wasserstoffatome der am 1-ständigen Kohlenstoffatom von XK-62-2 gebundenen Aminogruppe substituiert ist durch

O OH

II I Y1

—c—ch—ch.,—ch.—nc; ;

Y2

(3) eine Verbindung IIIA, worin eines der Wasserstoffatome der am 2'-ständigen Kohlenstoffatom gebundenen Aminogruppe und einer der Wasserstoffatome an der am

1-ständigen Kohlenstoffatom geketteten Aminogruppe von XK-62-2 substituiert sind durch

O OH

IM Y,

—c—ch—ch.,—ch.,—n c; ;

Y2

und (4) eine Verbindung IVA, worin eines der Wasserstoffatome der am 2'-ständigen Kohlenstoffatom gebundenen Aminogruppe und ein Wasserstoff der am 3-ständigen Kohlenstoffatom gebundenen Aminogruppe von XK-62-2 substituiert ist durch o oh

II I Yt

—c—ch—ch,—ch.,—nc!

Y2

worin Y, und Y2 die obge Bedeutung haben.

Es ist ersichtlich, dass Acylierungsmittel mit anderen Gruppen gleichfalls zur Herstellung von Verbindungen IA, IIA, IIIA und IVA gewählt werden können. Es ist auch möglich, andere Derivate von a-Hydroxy-Y-aminobuttersäure, welche hinsichtlich der Einführung einer a-Hydroxy-Y-ami-nobutyrylgruppe an eine freie Aminogruppe funktionell äquivalent sind, zu wählen.

Die Acylierungsmethoden, mit funktionell äquivalenten Acylierungsmitteln sind beschrieben bei M. Bodansky und Mitarb., Synthesis, S. 435 (1972) und M. Bodansky und Mitarb., Peptide Synthesis, S. 75-135 (1966) (John Wiley & Sons, Inc., USA).

Die Acylierung wird mit Vorteil unter Verwendung eines Acylierungsmitteis der Formel

0

OH O

:N—CH2— CH2—CH—C—O—N

worin Yx und Y2 die obigen Bedeutungen haben, durchgeführt. In diesem Falle kann zunächst eine Verbindung der Formel

O

Yx II

^N—CH2—CH2—CH—C—OH Y2 I

OH

mit N-Hydroxysuccinmid in Gegenwart von Dicyclohexyl-carbodiimid zur Umsetzung gebracht werden, wobei eine Verbindung der Formel

0

OH O

:N—CH2— CH2—CH—C— O—N

entsteht und die sich ergebende Verbindung kann dann isoliert und mit XK-62-2 umgesetzt werden.

Gemäss einer anderen Alternative kann eine Verbindung der Formel

OH O

Yi | II

^:N—ch2—ch2—ch—c—oh

Y,

worin yi und y2 die obigen Bedeutungen haben, mit N-Hy-droxysuccinimid und Dicyclohexylcarbodiimid umgesetzt und das sich ergebende Reaktionsgemisch mit XK-62-2 umgesetzt werden.

Gemäss einer anderen Ausführungsform kann die Acylierung durchgeführt werden durch Zugabe von Dicyclohexylcarbodiimid zu einem Gemisch von XK-62-2 und einer Verbindung der Formel

OH O

y, | II

^n—ch.—ch.—ch—c—oh

Y2

Im allgemeinen werden 0,4-2,5 Mole, vorzugsweise 0,7-1.5 Mole des Acylierungsmitteis pro 1 Mol XK-62-2 eingesetzt. Die Reaktion wird zweckmässigerweise bei —50 bis 50°C, vorzugsweise —20 bis 20°C während 15 Min bis 24 Std, mit Vorteil 5-15 Std, durchgeführt.

Für die Reaktion können beispielsweise folgende Lösungsmittel gewählt werden Tetrahydrofuran, Dimethylacet-

6

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

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60

65

amid, Dimethylformamid, Niederalkoholen, Dioxan, Äthylen-glykol-dimethyläther, Pyridin und Wasser. Es kann eines oder ein Gemisch von zwei oder mehreren dieser Lösungsmittel eingesetzt werden.

Vorzugsweise wird ein Gemisch von Äthylalkohol und Wasser im Verhältnis von 2 : 1 verwendet.

Die auf obige Weise hergestellten Zwischenverbindungen IA, IIA, IIIA und IVA können für die Verwendung in der zweiten Reaktion isoliert bzw. gereinigt werden. Es wird aber bevorzugt, dass das Reaktionsgemisch als solches, ohne Isolierung und Reinigung der acylierten Verbindungen weiter verwendet wird. Im Anschluss an die darauffolgende Reaktion werden die aus dem Gemisch von Zwischenverbindungen hergestellten Verbindungen I, II, III und IV isoliert und gereinigt. Die letztere Methode ist vorteilhaft, da sie das Verfahren vereinfacht und die Ausbeute erhöht.

Falls notwendig können die Verbindungen IA, IIA, IIIA und IVA bequem mittels bekannter Methoden isoliert und gereinigt werden, beispielsweise durch Säulenchromatographie unter Verwendung eines Adsorbens, wie eines Ionenaus-tauschharzes, Silicagel, Tonerde, Cellulose, «Sephadex» usw., und mit Hilfe von Dünnschichtchromatographie unter Verwendung von Silicagel, Tonerde, Cellulose usw., wie dies allgemein bekannt ist.

Die Verbindungen IA, IIA, IIIA und IVA, werden entweder isoliert oder im Gemisch behandelt, um die Schutzgruppen Y-t und Y2 abzuspalten wobei man die Verbindungen I, II, III und IV erhält.

Die Abspaltung der Schutzgruppen kann auf bekannte Weise erfolgen. Sind die Schutzgruppe eine Phthaloylgruppe, kann die Abspaltung mit Hydrazin erfolgen; ist die Schutzgruppe eine Carbomethoxygruppe oder Carboäthoxygruppe, kann die Abspaltung mit Bariumhydroxyd durchgeführt werden; ist die Schutzgruppe eine tertiäre Butoxycarbonylgruppe, kann die Abspaltung mit Ameisensäure oder Trifluoressig-säure erfolgen; ist die Schutzgruppe eine Orthonitrophenyl-sulfenylgruppe, kann die Abspaltung mit Essigsäure oder Chlorwasserstoffsäure und ist die Schutzgruppe eine Chlor-acetylgruppe, kann die Abspaltung mit 3-Nitro-pyridin-2--thion durchgeführt werden, gemäss Angaben von K-Und-heim und Mitarb.: Journal of the Chemical Society, Parkin Transactions, Teil I, S. 829 (1973).

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schutzgruppe eine solche der Formel

— 'C1I

R

worin R[ und R2 die obige Bedeutung besitzen, und die Abspaltung erfolgt durch Hydrogenolyse in Gegenwart eines Metallkatalysators wie Palladium, Platin, Rhodium oder Raneynickel, vorzugsweise eines Palladiumkatalysators auf einem Träger von Aktivkohle in mindestens einem Lösungsmittel gewählt aus der Gruppe bestehend aus Tetrahydro-furan, Dimethylacetamid, Dimethylformamid, Niederalkoholen, Dioxan, Äthylenglykol-dimethyläther, Pyridin und Wasser, vorzugsweise in einem Gemisch von Wasser und Methanol 1 : 1 ; und zwar in Gegenwart einer kleinen Menge Chlorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Jodwasserstoffsäure und Essigsäure, vorzugsweise Essigsäure, bei Zimmertemperatur und atmosphärischem Druck.

Zur Einführung einer leicht abspaltbaren Schutzgruppe wird gewöhnlich eine in der Peptidsynthese verwendete Technik eingesetzt. Der Schutz von Aminogruppen mit solchen Schutzgruppen und die Abspaltung derselben sind von M.

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Bodansky und Mitarb.: Peptide Synthesis, S. 21-41 (1966) (John Wiley & Sons, Inc., USA) und A. Kapoor: Journal of pharmaceutical Sciences, Bd, 59, S. 1-27 (1970) beschrieben.

Die so hergestellten Verbindungen I, II, III und IV, die entweder aus isolierten und gereinigten Zwischenverbindungen IA, IIA, IIIA und IVA oder aus einem Gemisch von Verbindungen IA, IIA, IIIA u. IVA hergestellt wurden, werden aus dem Reaktionsgemisch isoliert und gereinigt. Beispielsweise können die Verbindungen durch Säulenchromatographie, unter Verwendung eines Adsorbens, wie Ionenaus-tauschharze, Silicagel, Tonerde, Cellulose usw., und Dünnschichtchromatographie, unter Verwendung von Silicagel, Tonerde, Cellulose, usw., isoliert und gereinigt werden.

Im vorliegenden Verfahren werden Verbindungen I, II,

III und IV in ihrer 1-, d- oder dl-Form gewonnen, vorzugsweise werden aber die Verbindungen in ihrer 1-Form erhalten.

Die Verbindungen I, II, III und IV können in pharmazeutisch annehmbare, nichttoxische Säureadditionssalze, und zwar Mono-, Di-, Tri-, Tetra- oder Pentasalze, durch Umsetzung mit geeigneten Säuren, umgewandelt werden. Nichttoxische Säuren umfassen anorganische Säuren, wie Chlorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Jodwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Kohlensäure usw., und organische Säuren wie Essigsäure, Fumarsäure, Apfelsäure, Zitronensäure, Mandelsäure, Weinsäure, Ascorbinsäure usw.

Die Derivate I, II, III und IV von XK-62-2 weisen eine ausgezeichnete antibakterielle Wirksamkeit auf. Es ist besonders zu erwähnen, dass die Derivate eine starke antibakterielle Wirksamkeit gegenüber Stämmen von Escherichia coli haben, der einen solchen R-Faktor hat, der eine Resistenz gegenüber bekannten Amino-Glycosid-Antibiotika anzeigt.

Die folgende Tabelle I veranschaulicht das antibakterielle Spektrum von Kanamycin A, Gentamicin Cla, XK-62-2 und Verbindungen 2'-N- [L-(—)-a-Hydroxy-y-aminobuty ryl] -XK--62-2 (Verbindung I), l-N-[L-(—)-a-Hydroxy-Y-aminobuty-ryl]-XK-62-2 (Verbindung II), l-N-2'-N-bis-[L-(-)-a-Hy-droxy-y-aminobutyryl]-XK-62-2 (Verbindung III) und 3-N--2'-N-bis-[L-(—)-a-Hydroxy-y-aminobutyryl]-XK-62-2 (Verbindung IV), gegenüber verschiedenen gram-positiven und gram-negativen Bakterien, wie es durch die Agar-Verdün-nungsmethode bei pH 8,0 bestimmt wurde.

Aus einem Vergleich der minimalen Hemmkonzentration von Tabelle 1 ist ersichtlich, dass Verbindungen I, II, III bzw.

IV eine starke antibakterielle Wirksamkeit zeigen. Es ist besonders bemerkenswert, dass diese Verbindungen eine starke antibakterielle Wirksamkeit insbesondere gegenüber Escherichia Coli KY 8327 und 8348 aufweisen.

7

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

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8

TABELLE 1

Antibakterielles Spektrum (minimale Hemmkonzentration, mcg/ml)

Stämme

Kanamycin Gentamicin

A C,„ XK-62-2

I

Verbindungen II III

IV

Pseudomonas aeruginosa BMH 1

Staphylococcus aureus ATCC 6538P

Bacillus subtüis No. 10707

Proteus vulgaris ATCC 6897

Shigella sonnei ATCC 9290

Salmonella typhosa ATCC 9992

Krebsiella pneumoniae ATCC 10031

Escherichia coli ATCC 26

Escherichia coli KY 8327

Escherichia coli KY 8348

0,13 0,52 25 2,08 8,34 8,34

0,021 0,004 0,088 0,05 0,016 0,065 0,130

0,021 0,004 0,004 0,05 0,004 0,008 0,016

0,16 0,033 0,033 0,39 0,065 0,521 0,521

0,16 0,033 0,033 0,39 0,033 0,260 0,260

0,088 0,016 0,008 0,20 0,008 0,065 0,130

0,042 0,016 0,004 0,10 0,008 0,065 0,065

0,16 0,033 0,016 0,39 0,004 0,065 0,130

1,04 2,08 1,04 3,10 0,016 0,065 0,260

0,041 1,04 1,04 0,05 0,004 0,065 0,130

In obiger Tabelle wird durch Escherichia coli KY 8327 und KY 8348 intracellulär Gentamicin-Adenylyltransferase und Gentamycin-Acetyl-transferase von Typus I erzeugt. Das erstere Bakterium inaktiviert Kanamycin und Gentamicin durch Adenylation und das letztere inaktiviert Gentamicin 40 durch Acetylierung.

Das antibakterielle Spektrum von l-N-[L-(—)-a-Hydroxy--y-aminobutyry 1 ] -XK-62-2 (Verbindung II) im Vergleich zu Kanamycin A, Gentamicin-Komplex (C^ Cla und C2) und XK-62-2, bestimmt durch die Agar-Verdünnungsmethode bei 45 pH 7,2, ist aus folgender Tabelle 2 ersichtlich.

TABELLE 2

Antibakterielles Spektrum von l-N-[L-(—)-a.-Hydroxy-^-aminobutyryl]-XK-62-2 kleinste Hemmkonzentration mcglml

Stämme

Kanamycin A

Gentamicin-Kömplex (Cl CIa und C2)

XK-62-2

Verbindung II (L-Typus)

Staphylococcus aureus 209 P

0,2

<0,05

0,1

Staphylococcus aureus Smith

0,2

<0,05

0,1

Bacillus subtilis ATCC 6633

0,2

<0,05

0,1

Sorcina lutea ATCC 9341

6,25

0,2

0,4

Escherichia coli T-2

1,56

0,4

Escherichia coli T-5

1,56

0,4

Escherichia coli Ky 83271

50

12,5

0,2

Escherichia coli Ky 83492

100

6,25

3,12

0,2

9

TABELLE 2 (Fortsetzung)

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Stämme

Kanamycin A

Gentamicin-Komplex

(Cl. Cla und C2>

XK-62-2

Verbindung II (L-Typus)

Escherichia coli Ky 83483 Escherichia coli Ky 83494 Pseudomonas aeruginosa BmH No. 1 Pseudomonas aeruginosa Ky 85103 Pseudomonas aeruginosa Ky 85116 Pseudomonas aeruginosa Ky 8512T Pseudomonas aeruginosa Ky 8516s Pseudomonas providencia sp. 1649 Klebsiella pneumoniae No. 8045 Proteus Mirabilis 1287 Proteus vulgaris 6897 Proteus rettgeri KY 4288 Proteus morganii KY 4298

0,78 >100 12,5 100 100 12,5 >100 >100 0,4 6,25 3,12 0,78 1,56

3,12 0,2 0,4 3,12 50 0,4 3,12 50 0,2 1,56 0,78 0,78 6,78

12,5 0,4 0,78 1,56 100 0,78 3,12 100 0,1 0,78 0,78 0,4 0,4

0,1 0,2 1,56 3,12 3,12 0,78 3,12 12,5 0,2 3,12 3,12 0,78 0,78

1 erzeugt Gentamicin-Adenylyltransferase

2 erzeugt Gentamicin-Adenyltransferase und Neomycin-Kanamy-cin-phosphotransferase vom Typ II

3 erzeugt Gentamicin-acetyltransferase vom Typus I

4 erzeugt Neomycin-Kanamycin-phosphotransferase Typ I 3 erzeugt Kanamycin-acetyltransferase

0 erzeugt Gentamicin-acetyltransferase Typ I und Neomycin-

Kanamycin-phosphotransferase Typ I 7 erzeugt Neomycin-Kanamycin-phosphotransferase Typ I und

Typ II und Streptomycin-phosphotransferase •s erzeugt wahrscheinlich Kanamycin-acetyltransferase 9 erzeugt Gentamicin-acetyltransferase Typ II

Die minimale hemmende Konzentration von Gentamicin- 35 einer wirksamen Dosis von 1,6-6 mg/kg per Tag verabreicht

Komplex gegenüber Proteus morganii KY 4298 beträgt 0,78. werden.

Aus obiger Tabelle 2 ist ersichtlich, dass das erfindungs- Die akute Toxizität LD30 von l-N-[L-(—)-a-Hydroxy-y-

gemäss erzeugte l-N-[L-(—)-a-Hydroxy-Y-aminobuytryl]- -aminobutyryl]-XK-62-2 (Verbindung II) bei Mäusen beträgt

-XK-62-2 eine sehr starke antibakterielle Wirksamkeit gegen- 250 mg/kg bei intravenöser Injektion, während jene von

über verschiedenen Bakterien aufweist, die resistent sind ge- 40 XK-62-2 und des Gentamicin-Komplexes, einem Gemisch genüber einem der Gentamicin-Antibiotika und XK-62-2, und von Cj, Cla und Co 93 mg/kg bzw. 72 mg/kg beträgt,

die Gentamicin-Adenyltransferase und/oder Gentamicin- Das erfindungsgemässe Verfahren wird im folgenden mit

Acetyltransferase vom Typus I und vom Typus II intracellu- Hilfe bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert, lär erzeugen, und dabei die Gentamicin-Antibiotika und das

XK-62-2 inaktivieren. 45 Beispiel 1

Aufgrund verschiedener Tests hinsichtlich des Schutzes Herstellung von 2'-N-[L-(—)-a-Hydroxy-Y-carbobenzoxy-

gegenüber Infektionen, induziert durch Stämme obengenann- aminobutyryl!-XK-62-2 (Verbindung IA), l-N-[L-(—)-a-Hy-

ter resistenter Bakterien wurde gefunden, dass die erfindungs- droxy-Y-carbobenzoxyaminobutyryl] -XK-62-2 (Verbindung gemäss hergestellte Verbindung die a-Hydroxy-y-aminobuty- IJA), l-N-2'-N-bis-[L-(—)-a-Hydroxy-Y-carbobenzoxyamino-

rylgruppe in vivo festhält und eine bedeutend grössere anti- 50 butyryl]-XK-62-2 (Verbindung IIIA) und 3-N-2'-N-bis-[L-

bakterielle Wirksamkeit, als Gentamicin-Antibiotika und -(—)-a-Hydroxy-Y-carbobenzoxyaminobutyryl] -XK-62-2

XK-62-2 hat. (Verbindung IVA).

Aus den obigen Tabellen ist weiter ersichtlich, dass die Es werden 2,778 g (6,0 mMol) XK-62-2 in 30 ml wässri-

Verbindungen I, II, III und IV eine besonders starke anti- gern 50%igem Tetrahydrofuran gelöst. Zu dieser Lösung bakterielle Wirksamkeit gegenüber einer Vielfalt von gram- 55 wird dann eine Lösung von 2,94 g (84 mMol) des N-Hydroxy-

positiven und gram-negativen Bakterien, einschliesslich jener, succinimid-esters von L-(—)-a-Hydroxy-Y-carbobenzoxy-

die gegenüber Aminoglycosid-Antibiotika resistent sind, zei- aminobuttersäure in 20 ml Tetrahydrofuran unter Rühren und gen. Es wird deshalb erwartet, dass diese Verbindungen für unter Aufrechterhalten der Temperatur bei —5 bis 0°C zuge-

die Behandlung verschiedener Infektionen bei Menschen und geben. Die Herstellung der ersten Verbindung aus L-(—)-a-

bei Tieren, die durch entzündungsauslösende Bakterien her- 60 Hydroxy-Y-aminobuttersäure wird in Journal of Antibiotics,

vorgerufen sind, wirksam sind. Bd. XXV. S. 695-708 (1972) und die Herstellung von L-(—)-

Beispielsweise ist anzunehmen, dass Verbindungen für -a-Hydroxy-Y-aminobuttersäure in Tetrahedron Letters, S. die Behandlung von Infektionen der Harnwege und der At- 2625-2628 (1971) beschrieben. Die Zugabe ist in einer Stunde mungswege, induziert durch Staphylococcus aureus, Escheri- beendet und das Gemisch wird über Nacht reagieren gelassen, chia coli, Pseudomonas aeruginosa und Stämme des Genus 65 Mittels Silicagel-Dünnschichtchromatographie, unter VerProteus, wirksam sind. Wendung als Entwickler von Isopropanol-konzentriertes wäss-

Die erfindungsgemäss hergestellte Verbindung und ihre riges Ammoniak-Chloroform im Verhältnis von 2:1:1 und

Säureadditionssalze können parenteral vorteilhafterweise mit Ninhydrin als Farbstoff, wird die Anwesenheit der Verbin-

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düngen IA mit Rf von 0,75, IIA mit Rf von 0,81, IIIA mit Rf von 0,86 und IVA mit Rf von 0,92 und eine kleine Menge des unreagierten XK-62-2 bestätigt. Das Reaktionsgemisch wird dann unter vermindertem Druck eingeengt und man erhält einen leicht gelblichen Rückstand, welches ein Gemisch von Verbindungen IA, IIA, IIIA und IVA ist.

Beispiel 2

Herstellung von 2'-N-[L-(—)-a-Hydroxy-^-aminobutyryl]--XK-62-2 (Verbindung I)

Das gemäss Beispiel 1 erhaltene Gemisch von Verbindungen IA, IIA, IIIA und IVA wird in 40 ml wässrigem 50%igem Methanol gelöst. Zu dieser Lösung wird dann 0,3 ml Essigsäure zugesetzt und das Gemisch wird hernach der Hydrogenolyse in Gegenwart von 250 mg 5%igem Aktivkohle-Palladium bei Zimmertemperatur und bei atmosphärischem Druck während 6 h unterworfen. Mittels Silicagel-Dünnschichtchromatographie unter den im Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen wird die Anwesenheit von Verbindungen I mit Rf von 0,52, II mit Rf von 0,40, III mit Rf von 0,31 und IV mit Rf von 0,45, neben einer kleinen Menge des unreagierten XK-62-2 bestätigt. Der Katalysator wird dann filtriert und das Filtrat unter vermindertem Druck eingeengt. Zum erhaltenen Rückstand werden 15 ml Wasser gelöst, um den Rückstand aufzulösen und die Lösung wird durch eine Säule von 2,5 cm Durchmesser mit 150 ml «Amberlite» CG-50 in Ammoniumform, einem Produkt von Rohm und Haas Co., USA, durchfliessen gelassen. Die Säule wird dann mit 200 ml Wasser gewaschen. Das Eluieren wird dann durchgeführt mit 0,2N wässrigem Ammoniak und das Eluat wird fraktionsweise in 10 ml-Portionen aufgenommen. Als Ergebnis erhält man 0,81 g von XK-62-2 aus Fraktionen Nr. 118-124. Das Eluieren wird dann fortgesetzt mit 0,4N wässrigem Ammoniak und es wird die Verbindung I in Fraktionen Nr. 144-174 eluiert. Diese Fraktionen werden vereinigt und zur Trockene unter vermindertem Druck eingeengt. Als Ergebnis erhält man 1,42 g der Verbindung I in Form eines farblosen Produktes. Die Merkmale der Verbindung I sind die folgenden. Schmelzpunkt 135-140°C (Zers. bei 143°C) Spezifische Drehung [a]D2i1 = +131,6°C (C = 0,098, Wasser) IR-Absorptionsspektrum (KBr) (cm*1): 3,700-3,100, 2,950, 1,640, 1,535, 1,490, 1,385, 1,340, 1,287, 1,147, 1,110, 1,055, 1,028, 958, 820, 600 (Fig. 1).

NMR-Spektrum (in Deuteriumoxid) S (in ppm aus DSS): 1,18 (3H, Single»), 2,41 (3H, Singlett), 2,60 (3H, Singlett), 2,83 (2H, Singlett), 5,33-4,85 (Multiplett überlappt das Signal von OH) (Fig. 2).

Elementaranalyse für: C2.,HlsN„0,,. HaCO;1 Berechnet:' C 47,91" H 8,04 N 13,41 Gefunden: C 47,97 H 8,27 N 13,51 Diese Ergebnisse bestätigen, dass die Verbindung 1 die folgende Strukturformel aufweist:

nhch.

3

nh.

0

nh nh

-ho-

c=0

ch-oh ch.

ho ch.

nh ch3 oh nh.

Beispiel 3

Herstellung von l-N-[L-(—)-a-Hydroxy-"{-aminobutyryl]--XK-62-2 (Verbindung II)

Im Anschluss an das Eluieren der Verbindung I im Beispiel 2 wird die Verbindung II in Fraktionen Nr. 225-250 eluiert. Diese Fraktionen werden vereinigt und zur Trockene unter vermindertem Druck eingeengt und man erhält 0,69 g der Verbindung II in Form eines farblosen Produktes.

Die Kennzeichen dieser Verbindung II sind die folgenden: Schmelzpunkt = 120-124°C

Spezifische Drehung: [a]D29 = +99,0° (C = 0,10 Wasser)

IR-Spektrum (KBr) (cm"1): 3,700-3,100, 2,940, 1,640, 1,565, 1,480, 1,385, 1,340, 1,282, 1,111, 1,054, 1,022, 973, 816, 700-600 (Fig. 3).

NMR-Spektrum (in Deuteriumoxid) 8 (in ppm aus DSS): 1,20 (3H, Singlett), 2,36 (3H, Singlett), 2,52 (3H, Singlett), 5,14 (1H, Doublett, J=4,0 Hz) 5,22 (1H Dublett, J=4,0 Hz) (Fig. 4).

Elementaranalyse für: C21H4.sN(;Or). ^H2C03 Berechnet: C 49,39 H 8,29 N 14,11 Gefunden: C 48,96 H 8,37 N 13,95 Mit diesen Ergebnissen wird bestätigt, dass die Verbindung II die folgende Strukturformel aufweist:

nhch.

o oh nh-c-ch—ch -ch_-nh,

ho ch nh

Beispiel 4

Herstellung von 3-N-2'-N-bis-[L-(—)-a-Hydroxy-f-amino-butyryl]-XK-62-2 (Verbindung IV)

Wird im Anschluss an die Eluierung der Verbindung II die Verbindung IV in Fraktionen Nr. 273-291 eluiert. Diese

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

11

618180

Fraktionen werden vereinigt und zur Trockene unter vermindertem Druck konzentriert und man erhält 0,53 g der Verbindung IV in Form eines farblosen Produktes.

Die Merkmale dieser Verbindung IV sind die folgenden: Schmelzpunkt: 157-160°C (Zers. bei 167°C)

Spezifische Drehung: [a]D1'M = +56,1° (C = 0,11, Wasser)

IR-Spektrum (KBr) (cm"1): 3,700-3,000, 2,930, 1,640, 1,525, 1,470, 1,384, 1,320, 1,140, 1,110, 1,050, 1,020, 953, 870, 815, 600 (Fig. 7).

NMR-Spektrum (in Deuteriumoxid) 5 (in ppm aus DSS): 1,22 (3H, Singlett), 2,36 (3H, Singlett), 2,53 (3H, Singlett), 5,12 (1H, Dublett, J=4,0 Hz), 5,35 (1H, Dublett, J = 3,9 Hz) (Fig. 8).

Elementaranalyse für: CasH^NfO^ . 3H2C03. H20 Berechnet: C 42,81 H 7,52 N 11,28 Gefunden: C 42,79 H 7,30 N 11,20 Die obigen Ergebnisse haben bestätigt, dass die Verbin-

Die Analyse der Verbindung III zeigt folgende Merkmale:

Schmelzpunkt: 152-156°C (Zers. bei 160°C)

Spezifische Rotation: [a]D25 = +91,7° (C = 0,11, Was-

5 ser)

IR-Absorptionsspektrum (KBr) (cm-1): 3,700-3,000, 2,960, 1,650, 1,540, 1,490, 1,387, 1,330,1,150, 1,115, 1,060, 1,023, 960, 820, 600 (Fig. 5).

NMR-Spektrum (in Deuteriumoxid) 5 (in ppm aus DSS): io 1,22 (3H, Singlett), 2,57 (3H, Singlett), 2,73 (3H, Singlett), 5,40-5,10 (Multiplett überlappt das Signal von OH) (Fig. 6). Elementaranalyse für: C28H55N701:l. 2H20CO3 . H2 Berechnet: C 44,61 H 7,56 N 12,14 Gefunden: C 44,86 H 7,29 N 12,31 15 Mit obigen Ergebnissen wird bestätigt, dass die Verbindung III die folgende Strukturformel hat:

2

nh ch3 oh

Beispiel 5

Herstellung von l-N-2'-N-bis-[L-(—)-a-Hydroxy-f-amino-butyryl]-XK-62-2 (Verbindung III)

An die Eluierung von Verbindung IV in obigem Beispiel schliesst sich die Eluierung der Verbindung III mit Fraktionen Nr. 315-341 an. Diese Fraktionen werden vereinigt und zur Trockene unter vermindertem Druck eingeengt und man erhält schliesslich 0,72 g der Verbindung III in Form eines farblosen Produktes.

35

Beispiel 6

Herstellung der Monosulfate von Verbindung I, II, III und IV

Es wird 1 Mol von 2'-N-[L-(—J-a-Hydroxy-y-aminobu-40 tyryl]-XK-62-2 (Verbindung I) in 2 1 Wasser gelöst. Zu dieser Lösung wird eine Lösung von 1 Mol Schwefelsäure in 500 ml Wasser unter Kühlen zugesetzt. Nach Ablauf von 30 min wird zur Lösung kaltes Äthanol unter Bildung eines Niederschlages und solange bis die Ausfällung beendet ist, zugesetzt. 45 Der Niederschlag wird filtriert u. man erhält das gewünschte Monosulfat der Verbindung I. Die Monosulfate von Verbindung II, III und IV werden auf dieselbe Weise erhalten.

v

2 Blätter Zeichnungen

Claims

618180

(1) R4' Y1Y2N-CH2-CH2-CHOH-CO- und R5' und R0' Wasserstoff sind,
(2) R0' Y1Y2N-CH2-CHOH-CO- und R4' und R5' für Wasserstoff stehen,

2

PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung einer Verbindung der Formel ca)

ch3 oh worin RG die Gruppierung oh o

! I!

h2n—ch2—ch2—ch—c—

ist oder ein pharmazeutisch annehmbares Säureadditionssalz derselben, dadurch gekennzeichnet, dass man in einer Verbindung der Formel A, in der R0 Wasserstoff ist, die freien 30 Aminogruppen acyliert durch Umsetzung mit einer Verbindung der Formel

Y,Y2N-CHO-CH.-CHOH-COZ

°2n n

'N

35 worin z

-rO-n

ch -o-c-3

O »

H3-Cfl2-C-

Cl, Br, I oder OH ist und worin Yj Wasserstoff und Y2 eine Schutzgruppe gewählt aus

Ri

JR.

o

Ii ch o i 3 n

ç, ))-gh2-0-c-, ch3~c-0-c-

C*L

, c h-o-c-' 2 5.

Oi-

oder ist,

ho2
(3) R4' und R5' Y^N-CH.-CH.-CHOH-CO und RG' Wasserstoff sind oder

(4) R„' und Ru' Y1Y2N-CH2-CH2-CHOH-CO- und R,' Wasserstoff ist,

wobei Yx und Y2 die obige Bedeutung haben, die Schutzgruppe Y2 entfernt, die Verbindung A aus dem Gemisch isoliert, oder zunächst aus dem Gemisch eine Verbindung, worin R„' Y,Y2N-CH2-CH,-CHOH-CO- ist und R4' und R5' Wasserstoffe sind, isoliert und hernach die Schutzgruppe Y2 entfernt, und gegebenenfalls eine so erhaltene Verbindung A mit einer pharmazeutisch annehmbaren Säure in ein Säureadditionssalz umwandelt.

5 Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines semisynthetischen Derivates des Antibiotikums XK-62-2, dessen Herstellung in der CH-Patent-schrift Nr. 568 388 beschrieben ist.

Aus dieser Patentschrift geht hervor, dass man das Anti-io biotikum XK-62-2 durch Züchten von Actionomycetes, wie Micromonospora sagamiensis, Micromonospora echinospora und Micromonospora purpurea, durch Methoden gewinnt, die bei der Kultivierung von Actinomycetes üblicherweise angewandt werden. Stämme der Mikroorganismen werden in ein 15 flüssiges Medium, das eine Kohlenstoffquelle, wie Zucker, Kohlenwasserstoffe, Alkohole, organische Säuren, usw. anorganische oder organische Stickstoffquellen und anorganische Salze und Wachstum fördernde Mittel enthält, geimpft und dann bei 25-40°C während 2-12 Tagen gezüchtet. Die 20 Isolierung und die Reinigung von XK-62-2 erfolgt durch Kombination von Adsorption und Desorption aus Ionen-austauschharzen und Aktivkohle sowie Säulenchromatographie unter Verwendung von Cellulose, «Sephadex» und Sili-cagel. Auf diese Weise kann das Antibiotikum XK-62-2 in 25 Form des Sulfats oder in freier Form erhalten werden.

Zum Stand der Technik sind die folgenden veröffentlichten Patentanmeldungen bekannt, in denen zwar Verbindungen ähnlicher Konstitution beschrieben, die jedoch nicht identisch sind mit denen der vorliegenden Erfindung. In der 30 DT-OS 2 311 524 wird die Herstellung von l-[L-(—)-Y-Ami-no-a-hydroxybutyryl]-tobramycin aus Tobramycin beschrieben, in der schwedischen Patentanmeldung 7 209 211-7 die Herstellung von l-[L-(—)-Y-Amino-a-hydroxybutyryl]-kan-amycin A und l-[L-(—)-y-Amino-a-hydroxybutyryl-kanamy-35 ein B aus Kanamycin A bzw. Kanamycin B.

XK-62-2 ist eine basische Substanz und wird als weisses Pulver erhalten. Es hat eine Molekularformel von C20H41-N-,Oj und ein Molekulargewicht von 463. Die Substanz ist gut löslich in Wasser und Methanol, leicht löslich in Äthanol 40 und Aceton und unlöslich in Chloroform, Benzol, Äthylace-tat und n-Hexan.

Gemäss dem vorliegenden erfindungsgemässen Verfahren werden neue antibakterielle Verbindungen in der Weise hergestellt, dass man das Antibiotikum XK-62-2, das die folgen-45 de Formel (B) hat

CII3 Olì

618180

3

618180

worin Ri und R2 gleich oder verschieden sind und Wasserstoff, OH, N02, Cl, Br, I, Alkyl mit 1-5 Kohlenstoffatomen oder Alkoxy mit 1-5 Kohlenstoffatomen bedeuten und R3 für Wasserstoff, Cl, Br oder I steht, oder Yj und Y2 eine Phthal-oylgruppe bilden unter Bildung eines Gemisches von Verbindungen der Formel (C)

p VWCKj .

vj

"%X0

worin
4

chemisch modifiziert.

Die auf diese Weise erfindungsgemäss hergestellten Derivate weisen eine starke antibakterielle Wirksamkeit gegenüber einer Vielzahl von grampositiven und gramnegativen Bakterien auf und insbesondere haben sie eine bemerkenswerte starke antibakterielle Wirksamkeit gegenüber Bakterien, die resistent gegenüber bekannten Aminoglycosid-Antibiotika sind. Sie sind daher zur Reinigung und Sterilisierung von La-boratoriums-Geräten und chirurgischen Instrumenten verwendbar und können auch in Seifen für Desinfektionszwecke und bei der Reinigung und Desinfektion von Spitalräumen sowie Desinfektion von Räumen, die für die Herstellung von Lebensmitteln eingesetzt werden. Ferner ist zu erwarten, dass die erfindungsgemäss hergestellten Verbindungen wirksam sind bei der Behandlung verschiedener Infektionen, wie beispielsweise bei Infektionen der Harn- und der Atmungswege, die durch verschiedene Entzündungen verursachende Bakterien entstehen.